機械電連接線生產中物聯網技術的應用

吳海燕 馬英俠 王世艮

摘要：在機械電連接線生產過程中引入物聯網技術可以有效提供生產的效率和質量。本文圍繞物聯網詳細描述了其在生產中的應用，指出了其優點。

關鍵詞：物聯網；機械電連接線；生產；探索

機械電連接線是應用在機械設備上的電線，由于機械設備內部連接要求的不同，這些連接線分單芯和多芯，也有分硬芯和軟芯，分類方法很多，種類也很多。對于一根連接線而言，本身就有剝線、定位、裝配等等各種工序，其流程非常繁雜。如果是不同型號而又相似的連接線并行穿插生產的話，由于其工藝參數存在細小差別，工序步驟存在細微調整，其生產過程對于經驗豐富的生產人員往往也顯得無所適從。

物聯網技術是近年興起的新型的主要以物為連接對象的傳感、組網技術。它對物體感知和控制的要求是無時不在、無處不在。進一步說，物聯網能夠感知當前事件的信息，也能夠對當前事件進行提前預警，利用物聯網技術對生產人員指定時刻的事件進行事前提醒和及時檢查，可有效消除生產過程中的混亂狀態。

一、物聯網技術的基礎概述

物聯網技術是在傳感技術、通信技術、數字技術等各種現代化技術的基礎上出現的，一般而言，物聯網技術融合了傳感網和因特網。一個簡單的典型物聯網模型可以描述為：傳感器獲取物體的實時信息，通過無線傳感器把數據信息傳送到網關，然后再由這個網關將數據送進因特網，數據之后進一步被送進服務器并且存儲起來，終端使用者需要使用這些數據時，可以通過網絡調取，并對數據進行相應的處理。而當終端使用者需要對物體進行相應的控制操作時，其路徑大致相反，原理卻大致相同。

傳感器是獲取物體信息的基本手段，從原理角度，這些傳感器有振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器、光電傳感器等等。比如，濕敏傳感器將當地的空氣濕度信息轉換成微處理器可以識別的電壓信號，然后微處理器對該信號進行相應的采樣、編碼、發送等工作，經過一系列的傳送后，數據到達服務器。傳感網是物聯網系統重要的一環，存在有線和無線之分，因無線傳感器因其部署靈活、方便而更受歡迎。無線組網技術有藍牙、Zigbee、WIFI等等。WIFI往往具有組網簡單但功耗大、節點少的特點，Zigbee具有快速自組網、節點多而技術難度大的特點。網關是不同網絡之間轉換協議的互聯設備，是所有設備中相對而言較復雜的一部分，它需要把兩個甚至多個不同網絡的數據協議進行翻譯、對接。因特網是當今社會高度信息化的重要特征，現代因特網的主干網、城域網絕大多數都是光纖網絡，速度快，容量大，而因特網的“最后一公里”則是百花齊放，有光纖到戶、DSL等等。現代因特網的穩定性非常高，主干網極少斷網，局域網一般也很少出現故障，從采集物體的傳感器到服務器，數據傳送的通道是穩定、可靠的。服務器是整個物聯網系統的數據中心，傳統的服務器必須有固定IP地址對應，或者通過一些技術手段進行相應的映射，由于云技術的興起，數據直接被送入云端，相當于是互聯網上一個移動的存儲服務器。[13]

二、物聯網技術在機械電連接線生產中的應用

在機械電連接線生產中，我們需要知道哪個工人在哪個時刻在對哪個工件實行哪個工序，在某些時候需要在事件發生前對某個事件進行相應的提醒。時間可以服務器從計算機上自動獲取，只要校準計算機的時間就可以了。工人信息、工件信息、工序信息我們都從掃描二維碼獲得，即給每個工人、每個工件、每個工序（工序和工位，每個工位有唯一二維碼）分配一個特定且唯一的二維碼。在部分測試環節，還需要測試數據的獲取，比如，多芯線的生產過程中，希望知道哪根線的哪個芯發生了故障，并在后臺服務器進行記錄，這時測試設備充當了傳感器的角色。無線傳感網，使用Zigbee進行自組網，由于Zigbee技術的發展，CC2530這一Zigbee器件被眾多廠商制作成固定的模塊，只要根據其提供的通信協議通過232接口與CC2530內嵌的51單片機進行通信就可以實現Zigbee幾乎所有的功能，而Zigbee可連接多達65000個節點，足夠一個超級復雜的生產過程了。Zigbee終端節點將數據傳送到網關，網關再對相關的數據進行識別、過濾和轉發。網關的上一層網絡即為因特網，符合TCP/IP協議，下一層網絡即要求符合Zigbee協議，為此，我們選擇微芯的PIC18F97J60單片機作為網關的主控芯片，單片機只需要極少的元器件就能接入因特網，而其232接口直接和一個Zigbee模塊相連接，這個Zigbee模塊通常設置為協調器模式。Mysql被用來建立數據庫服務器，其服務器所在的地方有固定IP對應，數據庫的數據在有因特網的地方均能夠查詢，而對數據庫數據的寫入、后臺數據的管理則由和數據庫服務器處于同一臺機器的后臺程序執行，后臺程序對網關傳送過來的數據進一步進行識別、處理，然后寫入數據庫。

三、物聯網技術應用在生產過程中的優點

（一）物聯網技術在生產中的應用可以實現生產過程的全程監控

由于每一個工人、每一個工序、每一個工件都對應一個傳感輸入，而時間則是有服務器計算機持續提供，可以說，物聯網技術實現生產過程的工人、工序、工件、工時的四維輸入，這樣生產過程中的所有信息都會被清晰記錄。必要的提醒也必然會由系統實時給出。

（二）物聯網技術提供了產品生產的可追溯性

生產過程有物聯網系統全程記錄，一旦產品的質量出現問題時，就可以非常準確、迅速地找到問題的所在。

（三）物聯網技術搜集的數據可以為生產決策和生產優化提供強有力的數據支撐

掌握了生產的數據，可以進一步借助大數據的分析手段優化工作量的安排，也可以優化生產任務的調度、人員的管理、生產工具的配置。如此，可以增加生產的效率。

四、結語

針對機械電連接線生產的復雜性，本文嘗試引入物聯網技術，討論了物聯網技術自身的結構特點以及機械電連接線生產過程中的物聯網應用概況，并進一步指出了物聯網技術在機械電連接線生產過程中具備的優點。

參考文獻：

[1]唐珂.國外農業物聯網技術發展及對我國的啟示[J].中國科學院院刊，2013（6）.

[2]胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯網信息感知與交互技術[J].計算機學報，2012，35（6）：11471163.

[3]田立勤，林闖，張琪，等.物聯網監測拓撲可靠性設計與優化分析[J].軟件學報，2014（8）：16251639.

作者簡介：吳海燕（1985），女，江蘇海門人，主要從事生產計劃和技術管理的工作。