目錄

1、項目背景

2、項目功能介紹

3、模塊框架?

3.1 架構(gòu)框圖

3.2 架構(gòu)介紹

?4、系統(tǒng)組成與工作原理

4.1 數(shù)據(jù)采集

4.2 指令控制

4.3 其他模塊

4.3.1 網(wǎng)頁、qt視頻流

4.3.2?qt搜索進程

?5、成果呈現(xiàn)

?6、問題解決

7、項目總結(jié)?

1、項目背景

????????這個項目的背景是鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)面臨著提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低成本和減少環(huán)境污染等挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，鋼鐵企業(yè)需要引入先進的數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控和智能化控制。

????????鋼鐵生產(chǎn)過程中涉及到諸多復(fù)雜的參數(shù)和環(huán)境因素，如溫度、濕度、氧氣含量、煙氣排放等，傳統(tǒng)的人工監(jiān)控和調(diào)節(jié)方式已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需求。因此，引入智能冶鋼廠環(huán)境監(jiān)控與設(shè)備控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中各項參數(shù)的實時監(jiān)測和智能化控制，從而提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程，并最終達到降低成本和減少環(huán)境污染的目的。

????????同時，智能冶鋼廠環(huán)境監(jiān)控與設(shè)備控制系統(tǒng)也符合國家對工業(yè)生產(chǎn)過程環(huán)境保護和安全生產(chǎn)的要求，有利于提升企業(yè)的社會責任形象，促進可持續(xù)發(fā)展。因此，這個項目的背景是鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，鋼鐵企業(yè)迫切需要引入智能化技術(shù)來提升生產(chǎn)水平和管理水平，實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式。

2、項目功能介紹

1. 數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊：該模塊負責采集生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、氧氣含量、煙氣排放等，通過傳感器將這些數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器或本地服務(wù)器。

2. 數(shù)據(jù)存儲和處理模塊：該模塊負責將采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，并將結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)的查詢和分析。

3. 遠程監(jiān)測和控制模塊：該模塊負責遠程實時監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)，如溫度、壓力、流量、鋼鐵傳送帶、排氣扇等，以及自動化調(diào)節(jié)和優(yōu)化生產(chǎn)過程。

4. 報警和預(yù)警模塊：該模塊負責監(jiān)測生產(chǎn)過程中的異常情況，并發(fā)出相應(yīng)的報警和預(yù)警，以便及時采取措施避免事故發(fā)生。

5. 界面和操作指導(dǎo)模塊：該模塊主要是提供給用戶管理員良好的界面體驗，提供美觀簡潔的操作界面顯示數(shù)據(jù)和控制設(shè)備。

3、模塊框架?

3.1 架構(gòu)框圖

3.2 架構(gòu)介紹

?????????用戶層：主要是網(wǎng)頁端、qt客戶端、阿里云。實時接收對應(yīng)模塊傳輸上來的數(shù)據(jù)，并且以圖形化界面的形式顯示出來。對于控制硬件設(shè)備，下發(fā)相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)幀給對應(yīng)模塊，經(jīng)過一系列處理完成控制。

? ? ? ? 網(wǎng)關(guān)層：本層主要是上下兩層的中間樞紐，負責上傳數(shù)據(jù)，下達命令等；充當一個中轉(zhuǎn)站，是本架構(gòu)設(shè)計中必不可缺的一層。各個進程間的通信通過套接字、共享內(nèi)存、消息隊列來實現(xiàn)。

? ? ? ? 設(shè)備層：Modbus Slave 軟件模擬的多個設(shè)備以及STM32各個外設(shè)組成的設(shè)備層。模擬實際工廠中設(shè)備情況。

?4、系統(tǒng)組成與工作原理

? ? ? ? 如圖3-1所示，該項目主要分為三層，每層具體的通信以及配合工作的原理如下介紹。

4.1 數(shù)據(jù)采集

? ? ? ? Modbus Slave 模擬工業(yè)設(shè)備相關(guān)參數(shù)。STM32連接各類外設(shè)。

? ? ? ? Modbus服務(wù)器通過ModbusTCP協(xié)議讀寄存器或線圈的數(shù)據(jù)或狀態(tài)，具體的幀格式：事務(wù)處理標識符|協(xié)議標識符|長度標識符|單元標識符|功能碼|數(shù)據(jù)。通過向TCP客戶端發(fā)送此類幀格式，成功采集到數(shù)據(jù)或狀態(tài)。

? ? ? ? STM32服務(wù)器其實就是一個TCP服務(wù)器，32通過ESP8266配置相應(yīng)的模式具有了聯(lián)網(wǎng)的功能，兩者之間的交互通過TCP進行數(shù)據(jù)交互。

? ? ? ??Modbus服務(wù)器和STM32服務(wù)器將采集到的數(shù)據(jù)通過共享內(nèi)存共享到某一塊具體的地址空間以供別的進程獲取數(shù)據(jù)。

• 網(wǎng)頁端：網(wǎng)頁服務(wù)器進程獲取特定段的共享內(nèi)存的地址，服務(wù)器再解析相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后通過HTTP協(xié)議上傳JSON格式的數(shù)據(jù)給xxx.html。然后解析節(jié)點數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)采集顯示。
• QT端：上報進程獲取到共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)，然后該進程解析數(shù)據(jù)，通過MQTT協(xié)議發(fā)送JSON格式的數(shù)據(jù)幀到qt客戶端，客戶端解析節(jié)點數(shù)據(jù)完成后，在相應(yīng)組件顯示數(shù)據(jù)。
• 阿里云：阿里云服務(wù)器同樣獲取共享內(nèi)存內(nèi)的數(shù)據(jù)，解析數(shù)據(jù)封裝為JSON格式，然后通過MQTT協(xié)議發(fā)送給響應(yīng)進程，進程解析顯示數(shù)據(jù)。

4.2 指令控制

• 網(wǎng)頁端：通過點擊相應(yīng)按鈕，發(fā)出相應(yīng)指令給網(wǎng)頁服務(wù)器，過程中使用的協(xié)議也是HTTP完成數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)頁服務(wù)器進程發(fā)送數(shù)據(jù)幀到消息隊列中，供給相應(yīng)服務(wù)器（Modbus服務(wù)器、STM32服務(wù)器）讀取消息，然后下發(fā)到具體的設(shè)備完成控制。
• QT端：通過點擊相應(yīng)按鈕，發(fā)出相應(yīng)指令給qt服務(wù)器（使用的MQTT協(xié)議），然后同樣發(fā)送到消息隊列中，供給相應(yīng)服務(wù)器（Modbus服務(wù)器、STM32服務(wù)器）讀取消息，然后下發(fā)到具體的設(shè)備完成控制。
• 阿里云：同樣如此，使用阿里云提供的LINKSDK壓縮包，進行部分處理之后，同樣完成類似操作控制具體的硬件設(shè)備。

4.3 其他模塊

4.3.1 網(wǎng)頁、qt視頻流

? ? ? ? 視頻流模塊都是使用開源的mjpg-stream工具來開發(fā)的，mjpg-streamer 提供了一種簡單而有效的方式來實現(xiàn)實時視頻流的傳輸和展示，重定向輸出流到對應(yīng)端，一個以HTTP方式傳輸，一個以UDP方式傳輸。

? ? ? ? 視頻處理過程可能會出現(xiàn)分辨率不合適導(dǎo)致視頻流傳輸錯誤，可以通過相應(yīng)配置解決問題。該模塊運行在虛擬機上，將采集到的視頻流傳輸?shù)骄W(wǎng)頁端和QT端，提供監(jiān)控功能，保證工廠正常運轉(zhuǎn)。

4.3.2?qt搜索進程

? ? ? ? qt廣播搜索本公司的所有產(chǎn)品，然后建立TCP連接傳輸設(shè)備信息。具體的實現(xiàn)可以參照我的以往的博客

?5、成果呈現(xiàn)

?6、問題解決

• WIFI模塊的模式配置，發(fā)送AT指令，但是一直連接不上服務(wù)器。

? ? ? ? 解決：wifi連接的5G，模塊不支持5G，更改網(wǎng)絡(luò)連接。

• Modbus服務(wù)器采集數(shù)據(jù)錯誤，有時出現(xiàn)亂碼。

? ? ? ?解決：具體的幀格式的起始地址和數(shù)量和Modbus Slave設(shè)備端不統(tǒng)一，更改地址及數(shù)量。

• 網(wǎng)頁端接收數(shù)據(jù)錯誤。

? ? ? ?解決：在傳JSON格式的時候，發(fā)送數(shù)據(jù)長度沒指定好，導(dǎo)致出現(xiàn)亂碼，規(guī)定長度并且清空緩沖區(qū)解決問題。

• 視頻采集模塊無法正常傳輸數(shù)據(jù)。

? ? ? ? 解決：以為是代碼的問題，結(jié)果更改分辨率即可。

• 阿里云在獲取數(shù)據(jù)之后就無法再次去控制設(shè)備了。

? ? ? ? 解決：由于對前端不是很了解，自己查資料F12檢查，看到好像自己數(shù)據(jù)類型的鍵報錯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)表示范圍0-100，而我傳輸數(shù)據(jù)兩千多，導(dǎo)致界面卡死。重新配置設(shè)備參數(shù)解決問題。

• 上報QT的數(shù)據(jù)以及設(shè)備信息總是出問題。

? ? ? ? 解決：這一塊的程序相對復(fù)雜且繁瑣，數(shù)據(jù)幀的格式不統(tǒng)一導(dǎo)致接收數(shù)據(jù)錯誤，JSON格式數(shù)據(jù)傳輸錯誤，多線程中傳參取地址不對。將數(shù)據(jù)格式全部統(tǒng)一、避免數(shù)據(jù)的沖突，并且多加幾條容錯判斷，解決上述問題。

7、項目總結(jié)?

????????智能冶鋼廠環(huán)境監(jiān)控與設(shè)備控制系統(tǒng)的實施為冶鋼廠提供了實時監(jiān)測、遠程控制和智能預(yù)警的功能，提高了生產(chǎn)效率、降低了能耗，并確保了冶鋼過程的安全穩(wěn)定運行。在項目實施過程中，我克服了各種挑戰(zhàn)，取得了良好的成果和效益。

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-761333.html

到了這里，關(guān)于智能冶鋼廠環(huán)境監(jiān)控與設(shè)備控制系統(tǒng)（邊緣物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！