基于物聯網的工業制冷設備遠程監測系統設計

摘?要：為提高工業制冷設備遠程監測系統的實時性，設計一個基于物聯網的工業制冷設備遠程監測系統。在系統硬件部分設計了數據傳輸模塊、嵌入式微處理器模塊與溫度采集模塊，數據傳輸模塊主要對系統數據進行傳輸，嵌入式微處理器主要通過串口接收現場傳感器采集的數據，溫度采集模塊主要采集工業制冷設備溫度數據。在系統軟件部分，將谷歌的 Android嵌入式操作系統用于遠程監控終端，實現工業制冷設備遠程監測系統設計。

關鍵詞：物聯網;工業制冷設備;遠程監測

一、 引言

制冷設備是當前工業生產中常用的重要生產設備，因此，保證工業智能設備安全穩定運行具有重要意義。當前，有許多學者研究了工業制冷設備遠程監測系統，但是，隨著時代的發展，傳統的制冷設備遠程監測系統出現了一定的問題，已經不能滿足制冷設備遠程監測需求，為此，對工業制冷設備遠程監測系統進行設計，以滿足工業制冷設備遠程監測需求。

二、 工業制冷設備遠程監測系統硬件設計

此次研究的工業制冷設備遠程監測系統重點設計了系統硬件，具體內容如下所示。

（一）數據傳輸模塊設計采用EN3011模塊對系統數據進行傳輸，通過該模塊遠程監控服務器發送查詢指令和設備控制指令的執行。

EN3011模塊能夠采用透明數據傳輸的模式工作，在工作中不需要通過中央處理器的干預，只需要對主機 IP地址和端口號設置就能夠傳輸數據。通過引導模塊就能夠自動連接到系統管理主機的對應端口。同時，該模塊可配置工作于協議傳輸模式，在使用工業制冷設備配置協議后，自動進行數據收集，并定期將數據發送到系統管理主機，還可以在固定點與管理主機進行通信。

EN3011模塊的特性功能如下所示。

1. UDP通信方式，用戶可根據實際需要設置。

2. 完善的心跳機制，用戶能夠根據實際工作需求對發送心跳包的時間間隔進行設置。

3. 通信流統計功能，可為用戶提供對使用流程的參考。

4. 虛擬串口技術，不需要修改任何組態軟件就能夠對遠程 DTU連接。

5. 包含OPC服務器，動態數據交換接口，可與各種配置軟件兼容。

6. 多種協議，如 ModBus，Hart，L-mag等。

7. 報警功能，在實際應用中可對開關型號的報警形式設置，并能夠對報警信息上報，并通過短信通知手機。

8. 智能化上載：可設定信號閾值，在閾值改變后能夠實現長時間發送系統信號，在改變后不僅能夠提高數據發送速度，還能夠解決與通信流量的矛盾問題。

（二）嵌入式微處理器模塊設計通過嵌入式微處理器串口對現場傳感器的數據進行采集，并能夠將采集后的數據保存至系統中，并可與之通訊，并能夠通過移動因特網通信模塊發送給遠程監控服務器。另外，監控終端使用了ARMCodex-A8嵌入式微處理器，該處理器內核為32位，是基于ARMv7的嵌入式微處理器，可以在600 MHz到1 GHz之間調整S1PV210處理器的速度，以滿足功率消耗。

（三）溫度采集模塊設計采用歐姆龍E5EC-QR2SM-808溫度計對工業用制冷設備進行溫度測量。采用具有RS485通信接口的智能溫度計，可實時將溫度傳送到數據采集板。該溫度采集器通過6路模數轉換器對數據采集板進行溫度轉換，其中4路為模數轉換器（進油溫、出油溫、環境溫度和換版溫度），另2路模數轉換器（高壓低壓）。四個溫控模塊都是標準的PT100，這四個接口可以通過移動電話App定義（見溫控端口定義），也就是數據采集項目可以根據現場工作的需要臨時改變。同時，數據采集板上設計11個開關輸入，11個報警提示輸入，滿足系統設計需求。

三、 工業制冷設備遠程監測終端軟件設計

將谷歌的 Android嵌入式操作系統用于遠程監控終端，Android是一種免費開放的基于 Linux的嵌入式操作系統，主要用于嵌入式設備。Android操作系統具有穩定、開放和所有應用程序同等次序、應用程序之間無界限、開發方便等優點，是當前應用最廣泛的嵌入式操作系統。Android應用框架主要由三個層次構成，主要包括應用框架層，虛擬機層和 Linux內核層。

其中，應用框架層為其內核層，主要為系統提供內存管理、設備管理與進程管理功能，如備份驅動;虛擬機層主要包含C語言庫與 Java程序操作環境;Linux內核層為開發層，主要為系統應用層框架提供支持。除此之外，其還包含多個開發工具集，以及一個基于 Java的應用程序接口集。通過工業制冷設備遠程監測終端軟件能夠實現制冷設備運行數據的采集，運行參數的控制，數據的網絡傳輸等功能，以此通過上述過程完成基于物聯網的工業制冷設備遠程監測系統的設計。

四、 結語

綜上所述，為適應工業制冷設備遠程監測需求，設計了一種基于物聯網的工業制冷設備遠程監測系統。該系統不僅提高了用戶制冷設備的運行管理效率與用戶體驗感，還減少了制冷設備的運行成本。通過此次設計的系統不僅能滿足工業制冷設備制造商的遠程監控要求，而且便于用戶及維修人員及時掌握制冷設備的運行狀況，從而制訂相應的運行控制系統，為制冷設備制造商提供了良好的技術基礎，具有一定的推廣價值。然而由于研究時間的限制，所設計的系統還存在一定的不足，在后續研究中，將不斷優化設計該系統，以滿足工業制冷設備遠程監測需求。

參考文獻：

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[2]孫陽，白皓然，初留珠，等.基于物聯網植物工廠監控系統的設計[J].農機化研究，2018，40（2）：197-201.

作者簡介：桂林松，南京恒標斯瑞冷凍機械制造有限公司。