基于物联网技术的智能井盖远程监控平台的研发与实现

楼 彬 沈焱鑫

1.嘉兴南洋职业技术学院，浙江嘉兴 314000；2.无锡睿控物联网科技有限公司，江苏无锡 214000

在这全球新一轮科技革命兴起的时代，智能制造快速发展，针对我国智能制造行业面临的困难，如何顺利抓住这个机遇，能否顺利转型升级，解决各个企业、工厂间的信息孤岛化、数据不透明等问题，已迫在眉睫[1-3]。致力于利用新的生产方式和产业形态代替传统的人工劳动，我国相继出台了一系列政策，包括《“十三五”规划》[4]、《中国制造2025》、《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》、《智能制造发展规划（2016-2020年）》，用来鼓励和推动智能制造行业发展。智能制造，企业生产与管理的升级，是社会发展的必然趋势，设备联网、数据采集是智能制造的数据基础，市场前景巨大。

结合控制科学、物联网、信息化、嵌入式等技术，与西门子MES团队建立了密切的合作关系，建立了完善的项目操作流程及管理规范。本文推出了智能井盖远程监控平台的研发，实现智能井盖的远程监控、管理、调试、维护等功能，助力工业、企业实现生产透明化、可视化，管理信息化、即时化，为企业实现智慧工厂、为我国实现制造强国打下夯实的基础。

1 系统架构

在电气化控制井盖的基础上，加入PLC等智能控制单元，实现智能控制。具体功能如：（1）实现开关井盖电机的变频控制，做到一键应急快速开启；（2）故障点在线管控，实现故障及时报警，目标做到故障预警；（3）实现井下视频监控；（4）井盖定位管理，实现快速查找，路径导航。

为适应不同的通信网络环境，需要通过选择不同的HODLIA IMU监控终端来匹配相应的远程设备的物理接口。通过这些监控终端，实现设备与中心机房的服务器数据交互。通过上位机，可通过修改各个参数、地址实现远程设备的控制，同时还能实时在线检测设备的运行状态。此外，还可以通过调用网络摄像头，通过视频来观测设备的现场运行状况。为防止系统遭到恶意攻击或非法篡改，我们还设立了防火墙。系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

2 硬件实现

通过连接相应的物理接口，可实现PLC与HODLIA IMU之间的数据交互。HODLIA IMU智能监控单元如图2所示，硬件清单如表1所示。

图2 HODLIA IMU智能监控单元

表1 智能井盖远程监控平台的硬件清单

HODLIA IMU智能监控单元由内部、前端和后端3块工作机制构成。

内部主要实现“类透传”模式，完成对协议的“打包”和“拆包”工作；前端主要实现HODLIA IMU与PLC的数据交互，将内部“拆包”后的协议与PLC建立通信；后端主要实现IMU与服务器的远程通信，将内部“打包”后的协议群上传服务器，从而实现新项目的远程控制。通过这三者的有机结合，能够有效提高平台通信速率。HODLIA IMU协议转换过程如图3所示，HODLIA IMU选型如表2所示。

图3 HODLIA IMU协议转换示意图

表2 HODLIA IMU选型

3 软件实现

HODLIA WEB组态操作系统主要由HODLIA通信中间件、HODLIA WEB组态软件、数据库三部分组成，如图4所示。该系统采用B/S架构，只需进行简单的二次开发就能实现平台对远程设备的搭建、添加和维护。我们可以采用上位机或手机等移动端进行实时在线监控远程设备。

图4 HODLIA WEB组态操作系统

HODLIA通信中间件自带多种通信协议，根据需求，也可后期添加通信协议；HODLIA WEB组态软件不同于传统意义上的组态软件，可进行远程配置和监控，并能实现PC端、手机端公用的功能；HODLIA WEB组态操作系统默认使用MYSQL数据库。

系统管理平台可实现在线实时监控智能井盖状况，该系统管理平台可实现以下功能：

（1）用户管理/权限管理。系统管理平台采用多用户及多权限管理，监管部门管理员具有平台最高管理权限，可进行用户的信息及权限的操作与修改，包括增、删、查、改。所有用户使用用户登录名以及密码登录，且用户登录名唯一。不同用户、不同权限登录平台，平台所展示及允许操作的内容不同。

（2）在线数据监控。系统管理平台在线实时监控智能井盖状况，包括开关电机、限位开关等，在平台中实时数据界面形象的展示所有设备当前状态，包括井盖开关状态等。

（3）在线视频监控。用户可在系统监控界面，选择相应井盖编号，打开视频监控按钮，就能在线该井盖内的视频信息。

（4）数据管理。管理平台建有现场设备操作日志，包括井盖开关记录等，并通过时间轴自由查询。

（5）故障报警/预警。可根据设备特点，选择关键故障点，在系统内设置相关故障判断逻辑，当故障产生时，系统可进行及时报警。也可应用大数据技术，对设备易损易耗件进行寿命管控，做到故障提前预警。

（6）位置管理。系统可融入GIS技术，在系统内对智能井盖进行编址，通过手持终端（手机等）的GPS功能，进行精确的快速定位，轨迹导航。

4 结语

基于物联网技术的智能井盖远程监控平台的研发与实现，可有效解决信息孤岛化、数据不透明等问题，该系统具有抗干扰能力强、通信速率高、通信可靠性强、数据准确性、可靠性强等特点，终端融入了工业以太网、本地化存储等功能，在终端方面保证了数据传输的安全性。