基于物联网的叉车安全监管系统设计与实现
发布时间：2021-01-06 06:06
随着物联网技术的快速发展以及物联网应用设备的日益增多,物联网正逐渐渗入到各行各业,推动了行业的发展。本文将仓储行业广泛使用的叉车与物联网相结合,提出了基于物联网的叉车安全监管系统,应用数据采集、GPS/BDS定位、4G无线通信、超声波测距以及RFID等技术,实现叉车运行数据采集、叉车安全预警以及操作人员管理等目标,提高了叉车作业安全性,为叉车的远程垂直监管提供了数据基础与传输通路。本系统主要适用于铁路货场、港口码头等环境空旷的工作场地,结合远程监管应用可对叉车载重量、速度、位置、驾驶员身份等信息进行远程实时监测。本文的主要研究内容包括:（1）根据系统的需求,提出了基于物联网的叉车安全监管系统的整体方案。系统的主要目标有三个:叉车安全预警、运行数据采集、操作人员管理。叉车安全预警功能包括行驶超速预警、载重超重预警、倒车防碰撞预警、人员防碰撞预警。叉车运行数据采集功能指使用称重传感器、GPS/BDS传感器采集叉车载重量、速度、位置等信息。操作人员管理功能主要指叉车驾驶员的信息管理、操作规范管理、工作绩效管理,通过向IC卡重写入驾驶员身份信息和读卡器读取驾驶员身份信息,实现叉车当前作业人次身...
【文章来源】： 郭政良 山东大学
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１物联网三层结构??感知层：该层主要由各种传感器、监测器等构成，用于采集物品的状态信息
山东大学硕士学位论文??４Ｇ网络发送至云服务器，管理用户可在远程监控平台下载查看，图２－２为叉车??安全监管系统的４Ｇ通信结构示意图。??采用４Ｇ的组网方式，不需要用户建立独自的网络通路，只需在运营商网络??基站覆盖范围内，便可解决无线数据传输的问题，适合拥有量较少的用户，成本??也可得到有效的控制。对于部分用户而言，如搬运设备作业场地内能够实现无线??网络覆盖，也可在监管系统内增加Ｗｉ－Ｆｉ通信作为４Ｇ传输的补充，可增加诸如??作业画面监控、驾驶室画面采集等功能，进一步完善仓储单位的安全监管功能体??系。??ＬＪ?４Ｃ运昔商基站?Ｌ—??车载安全监竹系统?远程监控中心??图２－２系统网络通信结构示意图??２．４主控制器与现场设备通信??２．４．１?ＭｏｄＢｕｓ通信协议??随着工厂内电气设备的大规模的使用，现场各设备的协同作业离不开不断的??信息交互，ＭｏｄＢｕｓ现场总线通信协议为设备间的通讯提供了保障。本文所设计??的叉车安全监管系统中，各模块与主控制器的通信便是采用ＭｏｄＢｕｓ通信协议，??使得各模块在控制器的调度下统一有序的共同完成所期望的功能目标。??Ｍｏｄｂｕｓ协议采用的是主从工作方式，主站通常为智能控制器，从站为一至??多台支持ＭｏｄＢｕｓ通信协议的仪器仪表。安全监管系统中所使用的称重传感器、??速度位置传感器和无线通信设备等采用ＭｏｄＢｕｓ在串行链路实现主从协议。工作??时，一个主从类型的系统中有一个负责向某子节点发出显式命令并处理响应的节??点（主节点），而典型的子节点在没有收到主节点的命令时并不主动发起数据传??１５??
叉车安全监管系统总体设计??输请求，且不与网络中的其它子节点进行通信［３４】。??协议设置完成后，主节点通过特定的地址向子节点发送请求，子节点接收并??处理完该请求之后，向主节点返回一个报文，且每个子节点有唯一确定的地址??（１－２４７）。这种模式被称为单播模式，一个ＭｏｄＢｕｓ事务的处理过程共包含主??节点的请求与子节点的应答两个报文。此外，还有广播模式（通常为设备地址０），??主节点可向所有子节点发送请求。图２－３、图２－４分别为ＭｏｄＢｕｓ主、从站工作??状态示意图。??＼等待转換延Ｉ?＇??迟?／济求发送到ｆ????转换延迟时ｆａ：到ｚ?动响吨超时?＿??＋?接收响ｅ?ｒａ？的ｆ－节点］?Ｉ＇１＂?／??止响觸时定时?ｙ??劣咬丨ｋ；丨．Ｌ＿＿＿＿Ｊ?＞．汽杻时?？！?＿ＵｉＵ！?’??Ｈｉ朗钥的ｆ?ｎ点］了?ｖ???图２－３主站状态图??空闲?＼??＆丨■＞）?＿格式化Ｉ卜：常＼?＼?＼??应答丨＼?＼??从主Ｖ点）?结束处理＇??接收？个请求?结束处珲［中．播模式］ｒｍＡ］??——＾￣的請」处ｆｊ髓的ｔ￣￣）?／??随请求一￡＾“一＾动作ｊ?、／?、／?／??—??一＿格乂化?Ｖ＂ｋ?ｔ：：?ｆｎ〇??＾?ｆｌｉｆｔｉｖ?■?ｆｉｉ１！?＇＂ｔＭ＇ＳＫＩｉ??‘?Ｊ?此?ｆ－ｌＷ??图２－４从站状态图??标准的ＭｏｄＢｕｓ通信网络，常用的通信模式有ＲＴＵ与ＡＳＣＩＩ两种。本文所??使用的是ＭｏｄＢｕｓ?ＲＴＵ模式，其消息结构的起始位为静止时间，对网络上的设备??进行监测时从站接收第一个地址请求并进行解析判断是否为自己的地址。在主站?
【参考文献】：
期刊论文
[1]叉车常见事故分析及预防[J]. 王义皓. 设备管理与维修. 2019(22)
[2]GPS/北斗双定位模块车联网的报警系统研究[J]. 张开生,张伟盛. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[3]林德中国:与时俱进,保持领先——访林德（中国）叉车有限公司总裁郭进鹏先生[J]. 江宏. 物流技术与应用. 2019(06)
[4]叉车常见事故分析及预防[J]. 雷彦昌. 中国设备工程. 2019(09)
[5]物联网通信技术的发展现状及趋势综述[J]. 赵正浩. 中国新通信. 2019(03)
[6]物联网技术综述[J]. 孟勋. 中国科技信息. 2018(23)
[7]叉车智能化发展趋势日渐明朗[J]. 赵皎云. 物流技术与应用. 2018(10)
[8]中国/杭叉新X系列内燃叉车[J]. 设计. 2017(20)
[9]我国物联网发展现状及趋势分析[J]. 游大磊,王倩. 无线互联科技. 2017(08)
[10]智能仓储研究与应用进展[J]. 张可薇,王亚臣,范红岩,刘军. 中国市场. 2017(08)
博士论文
[1]RFID多标签防碰撞算法研究及应用[D]. 岳克强.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于Linux系统的物联网智能仓储管理系统的设计与实现[D]. 安朋博.兰州交通大学 2018
[2]基于GPS/GIS的环卫作业车辆监管指挥系统的设计与实现[D]. 徐丽楠.吉林大学 2016
[3]基于3G/CAN技术的汽车远程监控系统的研究与设计[D]. 穆胜亮.吉林大学 2016
[4]RFID在物流仓储管理系统中的应用研究及设计[D]. 付小红.安徽理工大学 2015
[5]基于超声波测距的倒车雷达系统研究[D]. 汤传国.长安大学 2015
[6]三一10T平衡重式叉车外观造型设计[D]. 周迪.湖南大学 2015
[7]基于STM32的家居环境检测和家电控制系统[D]. 李灵.杭州电子科技大学 2014
[8]兼容多IC卡的读写器的设计与实现[D]. 张国鹏.扬州大学 2013
[9]电动平衡重式叉车转向机构设计研究[D]. 李杰.广西大学 2013
[10]基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计[D]. 张佳瑞.西南交通大学 2013
本文编号：2960061
【文章来源】： 郭政良 山东大学
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１物联网三层结构??感知层：该层主要由各种传感器、监测器等构成，用于采集物品的状态信息
山东大学硕士学位论文??４Ｇ网络发送至云服务器，管理用户可在远程监控平台下载查看，图２－２为叉车??安全监管系统的４Ｇ通信结构示意图。??采用４Ｇ的组网方式，不需要用户建立独自的网络通路，只需在运营商网络??基站覆盖范围内，便可解决无线数据传输的问题，适合拥有量较少的用户，成本??也可得到有效的控制。对于部分用户而言，如搬运设备作业场地内能够实现无线??网络覆盖，也可在监管系统内增加Ｗｉ－Ｆｉ通信作为４Ｇ传输的补充，可增加诸如??作业画面监控、驾驶室画面采集等功能，进一步完善仓储单位的安全监管功能体??系。??ＬＪ?４Ｃ运昔商基站?Ｌ—??车载安全监竹系统?远程监控中心??图２－２系统网络通信结构示意图??２．４主控制器与现场设备通信??２．４．１?ＭｏｄＢｕｓ通信协议??随着工厂内电气设备的大规模的使用，现场各设备的协同作业离不开不断的??信息交互，ＭｏｄＢｕｓ现场总线通信协议为设备间的通讯提供了保障。本文所设计??的叉车安全监管系统中，各模块与主控制器的通信便是采用ＭｏｄＢｕｓ通信协议，??使得各模块在控制器的调度下统一有序的共同完成所期望的功能目标。??Ｍｏｄｂｕｓ协议采用的是主从工作方式，主站通常为智能控制器，从站为一至??多台支持ＭｏｄＢｕｓ通信协议的仪器仪表。安全监管系统中所使用的称重传感器、??速度位置传感器和无线通信设备等采用ＭｏｄＢｕｓ在串行链路实现主从协议。工作??时，一个主从类型的系统中有一个负责向某子节点发出显式命令并处理响应的节??点（主节点），而典型的子节点在没有收到主节点的命令时并不主动发起数据传??１５??
叉车安全监管系统总体设计??输请求，且不与网络中的其它子节点进行通信［３４】。??协议设置完成后，主节点通过特定的地址向子节点发送请求，子节点接收并??处理完该请求之后，向主节点返回一个报文，且每个子节点有唯一确定的地址??（１－２４７）。这种模式被称为单播模式，一个ＭｏｄＢｕｓ事务的处理过程共包含主??节点的请求与子节点的应答两个报文。此外，还有广播模式（通常为设备地址０），??主节点可向所有子节点发送请求。图２－３、图２－４分别为ＭｏｄＢｕｓ主、从站工作??状态示意图。??＼等待转換延Ｉ?＇??迟?／济求发送到ｆ????转换延迟时ｆａ：到ｚ?动响吨超时?＿??＋?接收响ｅ?ｒａ？的ｆ－节点］?Ｉ＇１＂?／??止响觸时定时?ｙ??劣咬丨ｋ；丨．Ｌ＿＿＿＿Ｊ?＞．汽杻时?？！?＿ＵｉＵ！?’??Ｈｉ朗钥的ｆ?ｎ点］了?ｖ???图２－３主站状态图??空闲?＼??＆丨■＞）?＿格式化Ｉ卜：常＼?＼?＼??应答丨＼?＼??从主Ｖ点）?结束处理＇??接收？个请求?结束处珲［中．播模式］ｒｍＡ］??——＾￣的請」处ｆｊ髓的ｔ￣￣）?／??随请求一￡＾“一＾动作ｊ?、／?、／?／??—??一＿格乂化?Ｖ＂ｋ?ｔ：：?ｆｎ〇??＾?ｆｌｉｆｔｉｖ?■?ｆｉｉ１！?＇＂ｔＭ＇ＳＫＩｉ??‘?Ｊ?此?ｆ－ｌＷ??图２－４从站状态图??标准的ＭｏｄＢｕｓ通信网络，常用的通信模式有ＲＴＵ与ＡＳＣＩＩ两种。本文所??使用的是ＭｏｄＢｕｓ?ＲＴＵ模式，其消息结构的起始位为静止时间，对网络上的设备??进行监测时从站接收第一个地址请求并进行解析判断是否为自己的地址。在主站?
【参考文献】：
期刊论文
[1]叉车常见事故分析及预防[J]. 王义皓. 设备管理与维修. 2019(22)
[2]GPS/北斗双定位模块车联网的报警系统研究[J]. 张开生,张伟盛. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[3]林德中国:与时俱进,保持领先——访林德（中国）叉车有限公司总裁郭进鹏先生[J]. 江宏. 物流技术与应用. 2019(06)
[4]叉车常见事故分析及预防[J]. 雷彦昌. 中国设备工程. 2019(09)
[5]物联网通信技术的发展现状及趋势综述[J]. 赵正浩. 中国新通信. 2019(03)
[6]物联网技术综述[J]. 孟勋. 中国科技信息. 2018(23)
[7]叉车智能化发展趋势日渐明朗[J]. 赵皎云. 物流技术与应用. 2018(10)
[8]中国/杭叉新X系列内燃叉车[J]. 设计. 2017(20)
[9]我国物联网发展现状及趋势分析[J]. 游大磊,王倩. 无线互联科技. 2017(08)
[10]智能仓储研究与应用进展[J]. 张可薇,王亚臣,范红岩,刘军. 中国市场. 2017(08)
博士论文
[1]RFID多标签防碰撞算法研究及应用[D]. 岳克强.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于Linux系统的物联网智能仓储管理系统的设计与实现[D]. 安朋博.兰州交通大学 2018
[2]基于GPS/GIS的环卫作业车辆监管指挥系统的设计与实现[D]. 徐丽楠.吉林大学 2016
[3]基于3G/CAN技术的汽车远程监控系统的研究与设计[D]. 穆胜亮.吉林大学 2016
[4]RFID在物流仓储管理系统中的应用研究及设计[D]. 付小红.安徽理工大学 2015
[5]基于超声波测距的倒车雷达系统研究[D]. 汤传国.长安大学 2015
[6]三一10T平衡重式叉车外观造型设计[D]. 周迪.湖南大学 2015
[7]基于STM32的家居环境检测和家电控制系统[D]. 李灵.杭州电子科技大学 2014
[8]兼容多IC卡的读写器的设计与实现[D]. 张国鹏.扬州大学 2013
[9]电动平衡重式叉车转向机构设计研究[D]. 李杰.广西大学 2013
[10]基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计[D]. 张佳瑞.西南交通大学 2013
本文编号：2960061
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