,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,物联网概论,第十四章 物联网在生产监控中的应用,物联网概论第十四章 物联网在生产监控中的应用,1,目 录,14.1,生产监控概述自动识别技术概述,14.2,生产监控系统应用系统架构,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,RFID,技术,目 录14.1 生产监控概述自动识别技术概述14.,2,14.1,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 生产监控是指对工业生产中的,3,14.1,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,物联网生产监控涉及技术,14.1生产监控概述RFID标识类数据对象识别与描述对象、,4,14.1,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。,生产,对象跟踪,14.1生产监控概述 对象跟踪在产、存、销各阶段上,5,14.1,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。,流程优化,14.1生产监控概述 在对象跟踪的同时还可改进并优,6,14.1,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。,生产环境感知,14.1生产监控概述 在煤矿井下、化工厂、天然气站,7,14.1,生产,监控,概述,设备维护,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。,14.1生产监控概述设备维护工业生产中设备维护有特殊的重要,8,14.2,生产监控应用系统架构,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对象指标体系监测工具监测处理,9,14.2,生产监控应用系统架构,监测内容,监测仪器名称,监测仪器类型,斜坡滑动,地面倾斜计,应变计型、气泡式,山坡面滑动驱动力,水位计,应变计型、半导体型,雨量计,触发型（,+,计数器）,加速度计,应变计型、半导体型、线性差动,泥石流监测,拦截索（,+,荷重计）,应变计型、振弦式,振动计,独立输出,地声检测器,独立输出,简便型倾斜仪,半导体型,沉降测量,地表连续沉降计,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、磁环式,地表大范围滑动,地滑计,应变计型、译码器、电阻尺,地表位移,地表变位计（全站仪、,GPS,定位）,独立输出,山体滑坡安全监测,14.2 生产监控应用系统架构监测内容监测仪器名称监测仪器,10,14.2,生产监控应用系统架构,传统有线型监测系统,14.2 生产监控应用系统架构传统有线型监测系统,11,14.2,生产监控应用系统架构,采用物联网技术检测的体系架构,14.2 生产监控应用系统架构采用物联网技术检测的体系架构,12,14.2,生产监控应用系统架构,近距离无线网络模块选择,指标,Wi-Fi,Bluetooth,UWS,ZigBee,传输标准,802,11b,802,15,1,802,15,3a,802,15,4,使用频率,2.4GHz,、,5 GHz,2.4GHz,3.110.6GHz,（,US,）,868MHz,、,915MHz,、,2.4GHz,主要运用,Web,，邮件，视频,取代电缆线,多媒体流,监视与控制,消耗电源,高,中,低,极低,可连接网络规模,32,7,点对点,255,或,6 500,带宽（,kb/s,）,11 000,720,至,480Mb/s,20250,传输距离（,m,）,1100,110+,110+,1100+,产品优势,速率高，柔性好,成本，方便,速率高,可靠性高，能耗低，成本低,14.2 生产监控应用系统架构近距离无线网络模块选择指标W,13,14.2,生产监控应用系统架构,传感器集群通过无线组网模块形成前端感测网,14.2 生产监控应用系统架构传感器集群通过无线组网模块形,14,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,煤矿安全生产监控系统,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、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煤矿安全生产监控系统,15,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,煤矿安全生产监控系统,14.3 物联网在生产监控中的应用案例煤矿安全生产监控系统,16,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,煤矿安全生产监控系统,14.3 物联网在生产监控中的应用案例煤矿安全生产监控系统,17,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,煤矿安全生产监控系统,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煤矿安全生产监控系统井,18,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,智能维护,系统,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智能维护系统,19,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,智能维护,系统,维护技术的演变,14.3 物联网在生产监控中的应用案例智能维护系统维护技术,20,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,智能维护,系统,系统基本架构,14.3 物联网在生产监控中的应用案例智能维护系统系统基本,21,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,企业动力系统监测与智能厂房维修系统,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企业动力系统监测与智,22,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,企业动力系统监测与智能厂房维修系统,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企业动力系统监测与智,23,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,视觉传感操控机器,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，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视觉传感操控机器,24,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,AR,技术在工业设计领域的应用,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技术在工业设计领,25,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,AR,技术在工业设计领域的应用,AR,设备,MREAL System,通过,AR,展现产品内外设计示意,14.3 物联网在生产监控中的应用案例AR技术在工业设计领,26,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,AR,技术在工业设计领域的应用,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AR技术在工业设计领,27,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,工厂人员定位解决方案,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工厂人员定位解决方案,28,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,工厂人员定位解决方案,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,RFID,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工厂人员定位解决方案,29,14.3,物联网在生产监控中的应用案例,工厂人员定位解决方案,系统功能,性能,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,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,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,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,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,14.3 物联网在生产监控中的应用案例工厂人员定位解决方案,30,