基于物联网的生产车间智能监测研究

发布时间：2020-05-21 03:40

【摘要】：随着工业物联网技术的发展,生产车间的数字化建设效果明显,各种制造资源的实时数据采集变得更为方便,如何合理利用这些数据成为当前智能制造研究的热点之一。传统的车间监控系统缺乏对数据进行可视化、分析与处理的手段,缺乏对生产状态有效的监控和预警。这些问题导致车间管理层与现场层信息交互不及时、不准确,无法满足当前的使用需求。本文针对这些问题,基于虚拟现实(VR)技术与信息通信技术(ICT)技术,研发车间现场数据采集与管理、人机交互式三维/二维集成可视化、生产状态智能监测等功能模块,通过与数字化车间的其它信息系统进行数据集成,构建生产车间智能监测系统。通过实际案例证明,生产车间智能监测系统能够实时动态地反应车间状况,能够为生产决策提供一定的参考,有助于车间的信息化管理与生产效率的提高。主要研究工作如下:(1)车间数据采集与管理。在分析生产车间需求的基础上,提出了车间监测数据模型,设计了车间物联网的总体框架;提出了实时数据的描述与存储机制,支持车间现场多源异构数据的管理。(2)基于虚拟现实的数据驱动。通过虚拟物理建模,采用批处理(Batching)、多细节层次(LOD)等技术进行三维虚拟车间场景的构建与优化;研究了三维模型数据驱动机制,设计设备仿真交互属性及数据驱动算法,通过Unity3D引擎平台进行实时可视化渲染。(3)研究生产车间状态的智能监测与预警。采用统计过程控制(SPC)技术对设备状态进行监控和预测,建立生产车间状态信息的实时显示机制,研究设备效能监测。(4)集成上述研究成果,设计并开发了生产车间智能监测系统,对系统开发环境、总体框架、功能结构和系统集成进行了分析,并通过实际案例验证了系统满足数字化车间监控的需求。
【图文】：

总体框架,车间,目标层

有别于普通物联网的三层结构，，在综合分析生产车间需求的基础上，逡逑本文提出了车间物联网的总体框架。该框架采用了一种自下而上的多层次分层体逡逑系架构，如图２．１所示。逡逑车间物联网的总体框架是根据生产车间现场的真实环境来制定的，层层递进。逡逑首先，根据车间的具体情况确定需求目标即需求目标层；之后，感知采集层从需逡逑求目标层通过合适的方式获取所需信息，并将信息传递到数据传输层，经过数据逡逑传输层的统一处理后传递给应用管理层；最后，应用管理层根据系统各个功能模逡逑块的需求进行不同的处理，进而对需求目标层进行反馈，整个形成一个信息闭环。逡逑各层具体内容如下：逡逑（１）需求目标层逡逑需求目标层即需要接入车间物联网中的对象，因为不同的对象其所适用的接逡逑入方式是不一样的，所以在构建车间物联网之前，首先需要进行确定。一般来说，逡逑生产车间智能监测系统的监测对象可以分为车间现场的“人”、“机”、“料”、逡逑“法”、“环”这五大制造要素。逡逑８逡逑

实时数据库系统,生产车间,数据模型

图２．２生产车间数据模型逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｄａｔａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ邋ｓｈｏｐ逡逑２．５实时数据库系统设计逡逑２．邋５．邋１简介逡逑生产车间的智能监测对数据的实时存储与传输有着很高的要求，传统的关系逡逑型数据库系统己经难以满足，有必要找到能满足需求的解决方案。基于此，本文逡逑对实时数据库系统进行了研究。逡逑实时数据库系统（Ｒｅａｌ邋Ｔｉｍｅ邋ＤａｔａＢａｓｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ，ＲＴＤＢＳ）是数据库系统发展的逡逑一个分支，是传统数据库技术与实时系统相结合的产物，适用于处理不断更新、逡逑快速变化的数据及具有时间限制的事务处理ｔ３２＿３化目前在国内比较流行的国外实逡逑时数据库产品有Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司的ＩｎＳＱＬ邋（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ＳＱＬ）邋Ｐ５】、ＯＳＩｓｏｆｔ公司的逡逑ＰＩ邋（Ｐｌａｎｔ邋Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）邋［３６］、ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ邋公司的邋ＩＰ２１邋（ＩｎｆｏＰ邋ｌｕｓ邋．邋２１）邋［３７］。逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TB497

【参考文献】