@物联网与数控机床远程智能监控系统.doc

物联网概论论文

学 院：职业技术学院
专 业：机械设计制造与其自动化
年 级：机自职111
姓 名： 汪妮
学 号：1120020242
任课教师：邹老师

2013年12月10日

XX大学2013-2014学年第一学期考试试卷 A、B

物联网概论

考试形式：开卷 考试时间: 4周

专业班级： 机械设计制造与其自动化 学号： 汪妮 XX：1120020242

评分
评分点
内容
权值
得分
新颖性与创新性
是否具有新颖性和创新性。
30%

掌握物联网知识的深度
对1项物联网相关内容的深入程度越高或者对物联网体系架构认识越清楚，此项得分越多。
10%

掌握物联网知识的广度
对物联网相关内容涉与X围越广，此项得分越多。
10%

原创程度
论文的原创性程度少于1/2（字数）此项得分为零，抄袭别人文章的一经发现全卷判为零分。
30%

格式
是否美观，是否能合理运用word的各项功能，没有按照要求格式的此项不得分。
20%

字数
少于2000字时每少100字扣10分。
扣分项

迟交扣分
每迟交1天扣10分(以12月18日为最后期限)。
扣分项

加分项
1、每有一个全部自主完成的高质量图或数据统计表加5分；2、其他特色之处也可加分，累计不超过20分。
加分项

总分(满分100)

评阅教师签名：

物联网与数控机床远程智能监控系统
专业：机械设计制造与其自动化 学号：1120020242 XX：汪妮
摘要
数控机床在机械制造业中应用较为广泛，在机械制造业占据重要的位置，起了重要的作用。为了提高数控机床的监测技术水平、加工精度、加工效率。本文主要介绍物联网技术在数控机床远程智能监控系统中的应用，使数控机床实现远程智能监控。对物联网的基本概念、总体架构、主要特点、关键技术、面临的主要问题等进行简单的分析和阐述。同时对物联网技术在数控监控系统中实现的功能、数控机床的主要组成等内容的具体介绍。如今物联网技术越来越先进，在各个领域都得以广泛的应用，在数控机床监控系统中也发挥了重要的作用，使数控机床的监测技术得以提高。
关键词：物联网技术；数控机床；远程智能监控系统；监测技术水平
The Internet of things and C machine remote intelligent monitoring system
Mechanical engineering and automation 1120020242 Wang Ni
Abstract
Application of C machine tools in mechanical manufacturing widely, occupy an important position in the machinery manufacturing industry, plays an important role in.In order to improve the level of monitoring of C machine tools, machining accuracy, processing efficiency. This paper mainly introduces the application of the Internet of things technology in the remote intelligent monitoring system in C machine tools, C machine tools to achieve the remote intelligent monitoring.The basic concept of the Internet of things, the overall architecture, main features, the key technology and the main problems are analyzed and explainedSimple. At the same time, the Internet of things technology in numerical control monitoring system to realize the function of and the main position of C machine tool etc.Now the Internet of things technology more advanced, in various fields have been widely applied in monitoring system of C machine tool, also play an important role, the monitoring technology on C machine tool is improved.
Key word:Internet of things technology; NC machine tool; remote intelligent monitoring system; monitoring technology
引言
数控机床是一种在机械、液压、电气、微电子等机电一体化产品。在机械设设备中被称为工作母机，它具有高精度、高自动化、高柔性、高效率等多种优点［1］。在机械制造业中应用广泛，同时也是关键的设备，促进了机械制造业和国民经济的发展。目前企业对数控机床的加工精度，效率，成本，可靠性，监控技术等多方面的要求有了提高。因此提出以数控机床的远程智能监控技术来提高机床的加工精度、效率和监控技术以与机床的可靠性，降低人工工作量和改造成本。
随着科技的发展，物联网技术也在不断的完善和得以广泛的应用，物联网是依靠红外感应器、频射识别(RFID)、条码和二维码以与全球定位系统等各种信息传感设备，按约定的协议将任何物品与互联网相连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。主要特点是：能够寻址每个物件、可以控制每个物件、能够通信每个物件。随着物联网技术不断的发展，不断的完善。物联网技术已经广泛应用在工业、农业、军事、环境监测、医疗、海洋探索、建筑、空间等多种领域中［2］。也为机械控制工业的发展迎来了新的发展契机。物联网与机械控制工业的结合为机械工业系统的监测技术、监测模式等方面引入了新的理念和方法。能够实现数控机床远程监控进行网络化，同时也需成本低，加工精度高，网络数据传输效率高。所以物联网的数控机床远程智能监控系统的研究对机械工业化行业具有重要的作用。
1.物联网与数控机床的监控系统
物联网的概念最早出现于比尔.盖茨1995年出版的《未来之路》一书。提出“物物”相连的网络，由于当时受限于无线网络、硬件、与传感设备的发展，没用得到众人的重视与支持。随着物联网技术的不断发展与完善，世界上的所用物体，从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行交换。射频识别技术、传感技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加的广泛应用。
物联网技术涉与到的技术有：传感器技术、计算机技术、通信技术、信息编码技术、物流与供应链技术等［3］。是“通过二维码识读设备、射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络”。在国内，物联网已经被列为国家五大新型战略性产业之一。物联网技术的作用用：第一，可以大大提高工业农业建筑业等行业的经济效益节约生产成本。第二，可以为全球复苏提供持久科技动力。物联网关键技术构架如图1所示：

图1物联网关键技术构架图
物联网在逻辑层主要分为感知层、接入层、处理层、应用层4个部分。物联网感知层主要由建筑、车辆等各类传感器、RFID标签和RFID识读器、GPS与各种嵌入式终端等组成的传感网络，主要是实现对物体的感知、识别、监测或采集数据，以与反应与控制。接入层是各类有限与无线的节点、固定与移动网关组成的各种通信网络与互联网相融合［4］。处理层是由目录服务、建模与管理、空间信息管理、内容管理等等组成。应用层是将物联网技术与各类行业应用相结合，实现无处不在的智能化应用，如智能家居、智能医疗、智能医疗、智能电网、现代农业和智能物流等多方面。物联网框架如下图2所示。

图2物联网系统组成结构图
物联网技术在各类行业得以广泛应用，物联网与机械控制工业的结合为机械工业系统的监测技术、监测模式等方面引入了新的理念和方法，同时也面临着新的机遇和挑战。数控机床监控系统与国外相比，我国的数控机床的监控系统还有待完善和改进，数控机床的技术性能、质量和水平与国外还存在很大的差距［5］。据相关统计分析得，当前我国的数控机床的监控系统的缺点是：⑴功能单一。产品能够实现的功能简单，在实际使用中不能满足企业实时监控的要求。⑵加工精度不高。对于应用在一些高科技的装备中的精密加工部件国内还无法生产，得引进国外的技术。⑶管理方法和制造技术水平不完善。国产数控机床制造商对产品加工工业和制造水平的提高不够重视，在产品加工中主要以低效刀具，手工装配调试，因此，产品加工出来的质量不高。⑷核心技术与部件较少。过度依赖国外科技和核心部件，缺乏自主创新能力，导致国内技术没得到好的发展。
2.物联网的数控机床远程智能监控应用
2.1 物联网的数控机床远程监控的作用
目前常用的数控机床故障诊断方法，主要形式是，“事后诊断、现场处理”，没用提前预知故障的预警机制，同时所用的故障监测都需要维修人员亲自到达机床所在车间增大了维修人员的工作量。若工厂设备较多，设备检修的维修人员的工作量很大。对于机械加工行业的设备维修维护方面的自动化、远程化必须提高，这也是我国机械加工行业的现状。因此，为了能够实现数控机床的自动化、远程化、智能化。从而提高机床的加工精度、降低加工成本、延长设备的使用寿命等等，促进机制加工行业的快速发展［6］。便充分应用物联网技术发挥作用，从而使数控机床达到自动化、远程化状态。
物联网的数控机床远程智能监控系统能够实现在工作人员在远离现场或恶劣的环境情况下，也能够监视生产系统和现场设备的运行状态与各种参数并进行控制。
通过对工作人员进行专业的培训，使他们能够在监控点利用现代的软硬件资源对现场和设备进行远程监控与进行过程控制，对设备的正常工作运行进行维护，达到减少监控人员的工作量，数控机床最终实现网络化管理、无人值守［7］。可对数控机床进行远程监控在发生故障时，维修人员可根据故障报警显示的信息，获得可靠的故障信息，从而迅速的找到故障，对设备进行准确快速的检修。
同时，对数控机床进行远程监控现场数据进行实时采集和分析，在早期发现隐形故障可与时采取预防措施，使设备避免了可能发生的故障，降低机床停机率，提高机床的利用率，延长机床的使用寿命，降低工艺生产过程中的成本，还可以完成机床远程监控、调度、服务和管理等工作。物联网技术为机床远程监控提供了众多的方便，促进机械工业行业实现自动化、网络化。
2.2 物联网的数控远程智能监控系统中的要求
当然对物联网技术在数控机床远程智能监控系统中也必须满足以下5点要求：
⑴对机床的数据有利的保护，即工作人员也只能修改简单的加工参数，如温度补偿，刀具几何补偿。提高了机床的工作安全性，减少人工造成的损失。
⑵监控数控机床的一切使用情况和工作状况。使机床在发生故障时维修人员能够与时快速地对机床进行检修，
⑶对数控机床加工程序集中化管理。可将所有数控机床的程序经整理，统一存入机床程序数据库中，能够快速对程序进行查询，方便对机床程序的维护和修改，使机床规X化管理，从而提高机床工作效率。
⑷数控机床无线通信系统具有较好的远程维护性与较高的扩展性。
⑸在机床维护时应锁定机床，避免工作人员在完成工作任务时忽视对数控机床的维护，以至于造成机床出现故障、影响机床使用寿命。
2.3监控系统总体构架
物联网涉与到的技术有计算机技术、通信技术、信息编码技术、传感器技术、物流与供应链技术等，但在数控机床通信系统中应用的是无线通信ZigBee技术。在数控机床无线通信系统中，关键技术包括ZigBee以太网网关设计、两者间数据帧的格式变换以与ZigBee技术的无线组网等［8］。无线无线通信ZigBee技术具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率等特点。主要适用于传感器、自动控制和远程控制领域等近距离无线连接，可以嵌入各种设备。可根据监控系统网络结构和监控目标，从系统的灵活性和稳定性角度考虑，建立基于物联网的数控机床远程智能监控系统总体架构， 该架构添加了数据交换中心层，起到了上行与下行数据的解析、转发和控制作用，增强了系统的灵活性和稳定性。远程监控系统架构如下3图所示：

图3 远程监控系统架构
3.存在的问题
目前，物联网技术让物与物与人类之间的交流顺畅，实现理想中的物联网，许多技术还需要有待完善。对于本身物联网技术就存在许多的问题，当然，物联网技术在数控机床远程智能监控系统中也会存在一定的局限性。存在的主要问题有：
⑴物联网是物与物相连，是具有完全开放性，因此存在一些安全隐患，安全性还不够［9］。
⑵物联网关键技术还需进一步突破，研发力量比较分散，体系架构尚未建立，标准不统一，数控机床远程智能监控系统中，在硬件方面要加大新技术的研究和新方法的开发力度。
⑶对数控机床的可监测性，监测传感器的准确性、可靠性不高。物联网对整个监测数据的管理和分析和处理能力等系统还不够完善。
⑷应用X围。由于物联网技术还不够成熟，在对数控机床远程智能监控领域里没用得到广泛的应用。
4.结语
物联网技术在数控机床远程智能监控系统中的应用，提高了机床的加工精度、加工效率、监测技术水平，延长了机床的使用寿命，减少工作人员的值守工作量，提高了数控机床的可靠性、使用效率。同时也能推动了数控机床状态监测技术的进一步发展。
参考文献：
［1］X元刚． 数控机床技术应用［M］． : 理工大学， 2003．
［2］ 冯云，汪贻生． 物联网概论［M］． : 首都经济贸易大学，2013.1.
［3］孙其博，X杰，黎羴，等． 物联网: 概念、架构与关键技术研究综述［J］． 邮电大学学报， 2010， 33( 3) : 1 － 9．
［4］陈海明，X莉，谢开斌，等． 物联网体系结构与实现方法的比较研究［J］． 计算机学报， 2013， 36( 1) : 168 － 188．
［5］ 贾亚洲，杨兆军. 数控机床可靠性国内外现状与技术发展策略[J].中国制造业信息化，2008，(4):35-37.
［6］宋宝，姚军，杨勇泉，等． 数控机床远程监控平台开发和实现［J］． 组合机床与自动化加工技术， 2012( 12) : 79 －81， 88．
［7］X峰，X晓鹏等. 基于物联网的机场集成行李处理系统与其应用研究[J].计算机应用研究，2010，27(10): 3771 -3774,3778.
［8］乐英高，任小洪，徐卫东，等．基于ZigBee 的数控机床通信系统研究［J］． 机床与液压， 2012， 40( 9) : 81 － 83．
［9］X文懋，殷丽华，方滨兴，等． 物联网环境下的信任机制研究［J］． 计算机学报， 2012， 35( 5) : 846 － 855．

11 / 11