基于物聯網的地震設備遠程維護系統的設計

曹舸斌 黨文杰 李文濤 馬紅虎

摘要

隨著單片機、傳感器、移動通信等技術的快速發展和改進，人們已經邁入到了物聯網時代，有力促進了倉儲物流、工業制造、視頻監控等領域的信息化、自動化和共享化。由于地震設備部署地域分散，傳統的人工定期維護不利于提高效率，因此利用物聯網可以實現數據采集、傳輸和分析，構建一個地震設備遠程維護系統，及時的分析地震設備是否存在故障，以便能夠準確的做出維修或更換等決策，具有重要的作用和意義。

【關鍵詞】地震設備 遠程維護系統 物聯網傳感器 ZigBee協議

1 引言

地震一直是對人類生產生活產生著嚴重影響。從唐山大地震到近期的汶川地震、魯甸地震及九寨溝地震等都地震都收到國家關切及百姓關心。而云南省一直是地震高發省份，地震震情監測，對震前防御，震后救援、震情跟蹤、地震趨勢判斷提供者技術支持。因此，地震設備正常和可靠運行就顯得非常重要，因此構建一個地震設備遠程維護系統，利用先進的傳感器、物聯網采集設備運行狀態信息，以便可以及時的將其傳輸到服務器，便于實現地震設備狀態監控以及故障處理，可以進一步提高地震設備測震臺網運行率。

2 地震設備遠程維護系統通信功能分析

地震設備遠程維護系統通信功能包括數據采集、傳輸和分析，以便能夠發現設備的運行狀態，是否存在故障等，將這些數據信息發送給系統進行處理。具體的，系統功能詳細描述如下：

2.1 地震設備數據采集

傳感器可以集成到地震專業設備系統中，傳感器能夠實時的采集數據，也可以將這些數據傳輸到服務器，接收服務器發送的指令數據，實現地震設備的運行現狀監控。

2.2 地震設備數據傳輸

傳感器采集完畢數據之后，就可以將數據通過ZigBee物聯網傳輸協議發送到匯聚路由器，匯聚路由器收到數據之后，可以利用TD-LTE網絡或者行業網發送到服務器，實現數據信息的存儲轉發。

2.3 地震設備數據分析

服務器收到數據之后，可以針對地震設備運行狀態進行分析，以便發現地震設備是否運行良好。如果地震設備出現了短暫的失靈等現象，可以及時的更換新部件;如果地震設備無法正常工作，可以及時的更換新設備。3物聯網在系統中的應用與設計

物聯網作為一個先進的新型互聯網，其可以實現物物互聯，利用ZigBee協議，實現物與物之間的通信。本文設計的物聯網結構如圖1所示。

物聯網包括的節點設備非常多，包括傳感器、匯聚路由器、服務器、顯示器或電視墻等。傳感器部署于地震設備上，采用先進的單片機感知周圍數據，將其發送給匯聚路由器;匯聚路由器可以集成多個傳感器的數據，實現數據的存儲轉發。傳感器發送數據到匯聚路由器采用ZigBee協議，該協議能夠在短時間內尋找匯聚路由器節點，同時發出路由呼叫命令，實時的更新互聯網結構。ZigBee協議具有很多應用優勢，比如節約數據傳輸時間、提高傳感器的傳輸精準效率，還可以降低傳感器的耗電量，延長傳感器的使用壽命。ZigBee保持一個可擴展的特性，其可以隨時隨地的添加新的傳感器，也可以刪減傳感器。ZigBee物聯網協議工作于數據鏈路層，傳輸時可以找匯聚路由器保存的地址表，準確的將目的MAC地址所在的端口進行關聯，利用內部交換矩陣實現數據存儲轉發，如果MAC地址不存在，則可以發送一個廣播數據包到所有端口，端口可以學習且揭露新的MAC地址，將其添加到內部MAC地址表中，使用ZigBee物聯網協議可以將網絡劃分為多個段，每一個段都可以對照MAC地址表，實現信息過濾和轉發，可以有效地減少沖突域。匯聚路由器通過TD-LTE網絡將數據傳輸到服務器，能夠利用高速帶寬等特性，提高數據傳輸效率，同時還可以將處理結果輸出到顯示器或電視墻，以便人們進行可視化的分析和處理，做出準確的決策。

4 結束語

物聯網作為當前最為先進的萬物互通網絡，其利用先進的ZigBee傳輸協議，能夠實現傳感器、匯聚路由器、服務器之間的數據傳輸，保持網絡的可擴展性，同時還可以根據網絡拓撲結構添加、刪除或更改傳感器節點，進一步提高了物聯網應用性能。地震設備監控作為物聯網應用的重要領域，可以實時的利用物聯網和傳感器采集設備運行狀態數據，及時的對設備進行維護、更新，保證地震設備處在精準監控中，提升測震臺網的運行率，提高地震數據質量，為上層決策提供有力的數據支持。

參考文獻

[1]戴波，王大偉，江吳琳等.基于Android平臺的地震設備維修管理系統[J].地震地磁觀測與研究，2016，37（02）：153-156.

[2]張凡榮，楊滿倉.基于物聯網技術的智能家居遠程無線監控系統設計研究[J].信息記錄材料，2017，18（10）：14-16.

[3]孟帥，仲梁維，陳彩鳳.基于物聯網的機械設備遠程監控系統設計[J].軟件導刊，2018，4（03）：114-115.

[4]張凡榮，楊滿倉.基于物聯網技術的智能家居遠程無線監控系統設計研究[J].信息記錄材料，2017，18（10）：14-16.