1、物联网概论 第十四章 物联网在生产监控中的应用14.1 14.1 生产监控概述自动识别技术概述生产监控概述自动识别技术概述14.2 14.2 生产监控系统应用系统架构生产监控系统应用系统架构14.3 14.3 物联网在生产监控中的应用案例物联网在生产监控中的应用案例RFIDRFID技术技术 14.1生产监控概述 生产监控是指对工业生产中的加工设备、重要装置、生产环境、空间结构、作业区域、相关人员等进行监测与控制，以保证生产安全与稳定运行，一旦发现问题便及时报警或自动采取相应措施。物联网在此领域的应用，目标是实现对人、物、过程的统一监控，建立起工程、生产的安全应用价值链，自动分析与综合评估。具体
2、体现在对象跟踪、环境感知、设备监控、传感驱动决策、自动控制等功能的应用上。14.1生产监控概述RFID标识类数据对象识别与描述对象、程序与系统的描述类数据方位与周边数据传感器数据及多维时间序列数据等 14.1生产监控概述 对象跟踪在产、存、销各阶段上都有广泛的应用。如生产线上，在加工装备、零部件和总成中嵌入传感器后，就可跟踪物件运动，对加工进程进行控制、记录与调整。在仓库中，利用传感器跟踪产品上的RFID标签，可改进库存管理，降低运营资金和物流成本，动态跟踪产品运行的功能是否正常等。14.1生产监控概述 在对象跟踪的同时还可改进并优化许多工艺流程。一些行业（如化工）正在安装大批传感器，以实现更
3、大范围监测。传感器将数据送入电脑，对传热、传质与动量传输等跟踪分析，然后向执行装置发信号，对工艺流程进行调整，例如，改变混合物成分、温度或压力。当实物工件沿装配线运动时，可利用传感器和制动器来调节和改变其位置，以确保其到达最佳工位。在生产流程中，这种动态调整可降低损耗、能源成本和减少人工干预。14.1生产监控概述 在煤矿井下、化工厂、天然气站、危险品仓库、电焊作业场所等地，实时感知并监测环境中的有毒、有害、可燃与易爆气体等的空气含量，相关温度、湿度、气压等指标，地下巷道支撑物及建筑结构的受力变形与位移等情况，对于安全生产，确保工人、矿山与设备安全是至关重要的。利用物联网可将各种传感器组成无所不
4、在的监控网络，特别是在条件允许情况下，将各类传感器与先进监测技术结合，一旦任何指标异常，就能立刻感测到并自动报警，同时采取相应措施。14.1生产监控概述工业生产中设备维护有特殊的重要性，对其监控具有特别的重要性，具体表现为：（1）设备故障不仅会增加企业的维护成本，而且会影响企业生产效率。（2）进口设备维护往往更为复杂和困难，许多企业目前采用的远距离跨国维修（Fly And Fix）的方式既费时又昂贵，在大大增加企业运作成本的同时，也影响了企业生产效率。（3）由于产品出现问题的不可预知性，企业无法预先制定服务和维护计划。为提高服务效率和服务质量，企业必须维持一支服务队伍，开支巨大。14.2 生产
5、监控应用系统架构对象指标体系监测工具监测处理安全生产监控系统由对象指标体系、监测工具和监测处理三大要素组成。14.2 生产监控应用系统架构监测内容监测内容监测仪器名称监测仪器名称监测仪器类型监测仪器类型斜坡滑动斜坡滑动地面倾斜计应变计型、气泡式应变计型、气泡式山坡面滑动驱动力山坡面滑动驱动力水位计应变计型、半导体型应变计型、半导体型雨量计触发型（触发型（+计数器）计数器）加速度计应变计型、半导体型、线性差动应变计型、半导体型、线性差动泥石流监测泥石流监测拦截索（+荷重计）应变计型、振弦式应变计型、振弦式振动计独立输出独立输出地声检测器独立输出独立输出简便型倾斜仪半导体型半导体型沉降测量沉降测量
6、地表连续沉降计应变计型、线性差、电阻尺应变计型、线性差、电阻尺土地沉降计应变计型、线性差、电阻尺、磁环应变计型、线性差、电阻尺、磁环式式地表大范围滑动地表大范围滑动地滑计应变计型、译码器、电阻尺应变计型、译码器、电阻尺地表位移地表位移地表变位计（全站仪、地表变位计（全站仪、GPS定位）定位）独立输出独立输出 14.2 生产监控应用系统架构 14.2 生产监控应用系统架构 14.2 生产监控应用系统架构指标指标Wi-FiBluetoothUWSZigBee传输标准传输标准80211b802151802153a802154使用频率使用频率2.4GHz、5 GHz 2.4GHz3.110.6GHz（
7、US）8 6 8 M H z、915MHz、2.4GHz主要运用主要运用Web，邮件，视频取代电缆线多媒体流监视与控制监视与控制消耗电源消耗电源高中低极低极低可连接网络规模可连接网络规模327点对点255或或6500带宽（带宽（kb/s）11 000720至480Mb/s20250传输距离（传输距离（m）1100110+110+1100+产品优势产品优势速率高，速率高，柔性好柔性好成本，方便成本，方便速率高速率高可靠性高，能耗低，可靠性高，能耗低，成本低成本低 14.2 生产监控应用系统架构 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 煤矿安全监控系统的功能是随时在地下数百米甚至数千米的瓦斯、毒气
8、、渗水量等是否超标，是否有明火、自燃等隐患，巷道内应力分布及变化等。14.3 物联网在生产监控中的应用案例 14.3 物联网在生产监控中的应用案例14.3 物联网在生产监控中的应用案例井下矿道安全监测及人员位置管控解决方案架构 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 智能维护系统（Intelligent Maintenance System,IMS）又称E-maintenance，是采用性能衰退分析和预测分析方法，结合物联网技术（具体为融合有线或无线网、非接触式传感技术、嵌入式智能电子技术等），使产品或设备达到近乎零故障性能的一种新型维护系统。14.3 物联网在生产监控中的应用案例维护技术的演
9、变 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 发动机监测通过设计一批感测节点、安装动态传感模块为中心。以台湾识方科技的产品为例，其监测发动机运行的系统由无线网络感测模块、三维加速仪、电流计三者结合而成，通过测量转轴XYZ方向的加速度变化，了解发动机的振动情况，判断其轴承耗损变形程度，再通过电流流量，预测发动机的异常趋势。14.3 物联网在生产监控中的应用案例发动机及相关设备运行的自动感测输出信号 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 视觉操控是物联网的前沿技术，它采用视觉跟踪（Eye-tracking）技术，通过外挂在PC或平版电脑上的感测装置与辨识软件
10、，可让使用者通过眨眼、眼球移动/视线移动、凝视等眼部动作来控制系统。其关键技术是嵌入式视觉跟踪芯片（Eye Tracking on a Chip），以及相关的视觉控软件，通过移动装置连接的外挂装置捕捉眼睛移动，实现眼控与现有的触摸与键盘输入等控制方式结合。14.3 物联网在生产监控中的应用案例增强现实技术（Augmented Reality，AR），是一种实时计算摄影机影像的位置及角度并加上相关图像、视频、3D模型的技术，目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这一技术将给工业设计带来巨大变革。14.3 物联网在生产监控中的应用案例AR设备 MREAL System通过AR展现产品内外
11、设计示意 14.3 物联网在生产监控中的应用案例AR用于汽车设计用户采用AR设备参与汽车个性化设计 14.3 物联网在生产监控中的应用案例 工厂人员定位可运用多种物联网技术，采用多种解决方案。本节采用有源 RFID标签解决方案，将其封装在智能手环中，也可为生产设备制成电子标签。两者结合，能使管理者动态掌握厂区员工与设备的分布状况，以及每个对象的动态轨迹，以便进行合理调度、规划与管理。当有突发事件时，管理者也可根据该系统的数据，迅速了解人员位置，及时采取措施，提高安全和应急效率。14.3 物联网在生产监控中的应用案例系统技术思路RFID 智能手环智能终端&天线系统管理功能为每位职工提供一个 RF
12、ID 手环，内置RFID 标签，其上存储唯一的员工ID号，及其基本数据RFID室内定位的关键是识读器与天线系统。能对每位人员在通过时自动读取 RFID标签数据，并将其发送到后台系统处理；从而达到区域内人员定位。14.3 物联网在生产监控中的应用案例系统功能系统功能性能性能核心模块核心模块基于ARM，可二次开发，支持远程升级，智能算法可支持两个及以上的识读器和多路径联合判断等数据安全数据安全PSAM主副卡支持发卡与授权加密；具有断电、断网数据缓存功能识读密度与性识读密度与性能能密集识别可高达200个/秒对象，50公里/小时的对象运动速度调试方式调试方式能用上位机对终端机进行后台IP地址、设备ID、连接端口号、信号强度阈值、读卡设备编号等设置通信模式通信模式支持GSM、CDMA及以太网络多种通信模式、可向上升级与向下兼容架构架构以智能信息处理终端和读写天线合一设计系统功能与技术要求
