煤化工企业户外大型设备监测研究.doc

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1、煤化工企业户外大型设备监测研究物联网的发展离不开无线通信，智能移动设备，大数据，处理器，传感器等领域的快速发展。其中，特别是传感器技术的快速发展，在整合灵敏度和成本方面做得更好。在网络架构方面，基于蓝牙、Wi-Fi和LTE等协议的无线网络形式日益成熟，无线基站信号逐渐覆盖大部分城市地区。工业物联网可以帮助传统产业升级到智能化的新阶段。1技术方案3学海无涯1.1研究目标。在本研究中，对嵌入式主板的整体开发。通过扩展外接设备，可监测户外大型设备的实际工作状态。采集的数据可以被分析并进行汇总，传输到云服务器并在终端同步显示。通过这种方式，相关人员可以通过远程设备实时监控大型设备的

2、生产和运行状态，从而提高生产管理效率。1.2外接设备选型。根据实际需求和成本考虑，主控芯片选型选择ARM内核处理器，其型号为三星S5P4418微处理器，该主控芯片是控制的核心部分，它负责主要信息的采集和操作、逻辑分析、机制执行等处理的关键环节，具有体积小，功耗低，性能高，成本低等特点。嵌入式处理器及主板参数本研究使用讯为公司生产的基于S5P4418微处理器的itop-4418嵌入式主板，其集成了丰富的硬件外设接口，例如USB接口，SPI接口，I2C总线接口，UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），电源管理器，PWM定时

3、器和许多通用输入/输出GPIO（GeneralPurposeInputOutput）引脚。1.3操作系统的选择。在操作系统中，各种操作系统的选择应充分考虑操作系统的稳定性和兼容性，如果只为一个项目开发一个新的操作系统是非常困难的，特别是具有稳定，高效和可靠等性能，作为嵌入式操作系统，通常是配置现有的操作系统。根据分析比较，Linux系统最适合这个项目的开发。Linux被选为本设计中用于开发的嵌入式操作系统。1.4接口与协议制定。目前嵌入式系统中常用的通用设备接口有I/O接口，有RS-232接口（串行通信接口）、Ethernet（以太网接口）、USB（UniversalSer

4、ialBUS，通用串行总线接口）、I2C（Inter-IntegratedCircuit，I2C总线）、SPI、LVDS（Low-VoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号）、JTAG（JointTestActionGroup，联合测试行动小组）、PCI（PeripheralComponentInterconnect，局部总线系统）、HPI（HostPortInterface，主机通信接口）等。在推焦车上做实际测试采集三路数据，即推焦车启停信息、位置距离信息、推杆工作信息。所以对于接口的数量选择就是三个。因推焦车的启停信息在继电器下取信号，对于

5、继电器信号的采集，因继电器上接口为TTL，所以，这一路信号的采集主要通过TTL-串口转换器与主板的串口连接。采用编码器进行位置距离信息的采集，也可采用串口与主板连接。采用工业相机抓拍推杆工作照片，关于工业相机与主板的连接问题，首先考虑到传输的是图片，其图片的数据较大，如果通过串口传输会造成很大的延迟并且会收不到图片（串口传输速率较慢），因此本研究中工业相机与主板的连接采用网口连接。1.5数据传输。无线通信模块设计系统采用了QuectelEC204G无线通信芯片，采用高通MDM9215平台。EC20支持LTE和GSM/GPRS网络。EC20模块封装在标准PCIe接口中，嵌入式

6、主板主要通过usb进行通信。1.6云端应用。实时数据是整个煤焦化四3学海无涯大车监控系统的核心，数据库服务器是数据监控中心重要的组成部分，应用服务器和数据库服务器共用同一个数据库。结合现场实际情况，本研究具体实施中租用了阿里云ECS服务器，具体的配置为（2vCPU8GB（I/O优化）、ecs.t5-lc1m4.large、2Mbps）。在云端搭建了数据库以及配置Web服务器。关于数据库控制器的具体实现过程分为两个步骤。首先，数据接收的具体实现是基于TCP/IP协议中HTTP协议的Socket通信。在本系统中4G发送端为客户端，数据库服务器为服务器端。客户端根据IP和端口找到

7、服务器，服务器端接受请求并建立连接，至此完成一个数据通信通道建立。其次，在Web应用层解析数据流，并分发至Service接口，在业务逻辑层操作Service对象进行存储业务逻辑处理，然后在数据持久层操作DAO对象完成最基本的增添数据逻辑操作，建立数据库表的映射关系，最后由数据库层操作数据库完成最后的数据写入工作。本研究中推焦车的数据采集是不定时的，采用定时发送请求的方法。当有采集的数据出现跳变或超出正常值等安全隐患时，能够对Web远程客户端的用户（包括管技人员的手机界面）发出警示信息提醒，可以远程操作，进行人为干预