在智能机械制造物联网架构中传感网络技术的应用策略.pdf
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1、研 发 应 用INDUSTRIAL INNOVATION 产业创新研究121作者简介:裴兴林,男,甘肃酒泉人,副教授;研究方向:机械设计与制造智能制造、数字孪生。在智能机械制造物联网架构中传感网络技术的应用策略裴兴林(酒泉职业技术学院,甘肃酒泉 735000)摘要:当前我国制造业重点发展方向为智能制造和工业 4.0,智能制造是采用人工智能技术以及自动化控制技术促使工业生产过程不断简化,有利于提升生产质量和效率。物联网属于近几年我国互联网行业发展的重点之一,能够实现点对点通信,从而提升智能机械制造水平。以此为基础,本文针对传感网络技术在智能机械制造物联网架构中的应用策略进行分析,以供参考。关键词
2、:智能机械制造;物联网架构;传感网络技术;应用策略当代信息技术高速发展,各行各业基本实现了全面信息化,所以社会生产方式持续发生变化,新一代信息技术带动物联网、智慧地球、云计算等新型技术的发展,并受到了越来越多的关注,使传统机械制造行业的发展同时面临着机遇和挑战。当前制造业的物联网集成制造系统具有集成化、敏捷化、网络化、智能化、虚拟化和绿色化等多方面特征,可以在产品的开发、设计、制造、检测等多方面进行应用,并构成一套完整的体系,有利于提升智能机械制造的质量和效率1,可见针对传感网络技术在智能机械制造物联网架构中的应用策略进行分析具有重要意义。一、传感网络技术传感网络技术属于新型的科学技术网络,其
3、中包含大量无线传感器节点,且均具有特殊作用,可以采用自组织的方式传递信息,相互协作从而完成功能特定的智能型网络,其中主要包含传感器技术、微机电系统、嵌入式计算技术、无线通信网络和现代网络,采用集成微传感器组织不同的分布式信息处理技术以及软件编程技术进行实时协作,并实时监控环境变化,聚集采集到的数据,并将其传送至用户终端,从而实现物理、计算机以及人类世界社会三者之间的连接2。整体上来看,传感网络技术所具有的优势,主要为以下几个方面:(1)网络覆盖区域大,部署灵活;(2)节点分布密集,可高精度、多方位的获取信息;(3)成本较低,冗余网络设计,可以提升网络的可靠性;(4)分布式自组织网络结构,可以进
4、行并发访问。二、智能物联网平台物联网的联结终端是“物”,需要应用农业产品或是工业产品,借助射频识别的方式或其他传感器,采集终端物体的 ID,再使用互联网通信链路,向数据库传输物体信息。其中的主要技术包括以下:(一)射频识别技术射频识别技术属于一类自动识别技术,可以采用无线射频的方式实现非接触式的双向数据通信,借助无线射频的形式读写记录媒体,从而实现目标识别和数据交换。在一套完整的射频识别技术之中,应该包含阅读器、应答器和应用软件三个部分,由阅读器首先发射频率特定的无线电波能量,促使电路送出内部数据,之后由应答器接收和解读数据,最后由应用程序进行相应的处理。根据使用结构以及其中技术的不同,可以将
5、阅读器作为阅读装置或是读写装置,同时也是射频识别技术中的系统信息控制和处理中心,其中主要包含耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元。电子标签属于射频识别技术中的重要载体,其中主要包含目标相关的数据信息,阅读器和标签之间通常使用半双工通信的方式实现信息的交换,阅读器在同时采用耦合的形式针对无源标签提供能量。在物联网系统中,应用射频识别技术有利于提升针对目标物体的追踪能力和识别能力,也就可以更加快速和便捷地获取目标信息。(二)嵌入式技术嵌入式技术属于一类专门的计算机系统,可以将其设为设备或是装置的一个组成部分,主要应用于专用功能的执研 发 应 用产业创新研究 2023.6 第12 期122行,能够
6、被内部计算机控制,但是不可应用通用型的计算机,且其中运行的软件为固化软件,也就是“固件”,终端用户一般不可能改变固件,即使可以实现,改变的难度也极大。并且从实际上来看,任何包含数字接口的设备,均需使用嵌入式系统,所以嵌入式系统的类型较多,且可拓展性良好,对于物联网自动化控制等多项功能的实现可以起到重要的支持作用,但将其应用于物联网时,必须结合相应的硬件以及软件程序。(三)传感器技术传感器属于获取信息的重要手段之一,同时也具有针对目标物体信号进行过滤等功能,相关标准对于传感器的定义为,可以感受被测量且可以按照一定规律转换成为可用输出信号的装置或是器件,将其应用于实际时,其可通过物理效应、化学效应
7、以及生物效应等,将被测量的物理量、化学量或是生物量等,转化成为与需求相符合的电量,温度传感器、位置传感器、力传感器、速度传感器等均为如此,能够为物联网系统的功能发挥提供信息。(四)通信技术通信技术是物联网顺利传输数据的重要基础,当前常见的物联网通信技术包括蓝牙技术、WIFI 技术等,其中蓝牙技术的传输效率相对较低,WIFI 技术适合应用于 PDA 或是 PC终端,Zigbee 技术通信距离受到的限制较多,但是功耗也相对较小,所以在实际应用的过程中,应该根据不同需求合理选用通信技术3。三、以传感网络技术为基础的农业机械制造我国的农业机械化发展可以分为初级、中级和高级三个阶段,对不同阶段进行划分的
8、指标包括两个方面,一方面是耕种收机械化的水平,另一方面是农业劳动力占社会总体劳动力的比例。农业机械化处于初级阶段时,耕种收综合机械化水平在 40%以下,农业劳动力占社会总体劳动力的 40%以上,2007 年,我国农业机械化发展状态进入中级阶段,机械化水平上升到 41%,超过 40%的标准,同时,农业劳动力占比则下降到约 38%。到 2021 年,我国耕种收综合机械化水平达到 72.03%,农业劳动力占比则在 30%左右,而发达国家的农业劳动力占比一般不超过 5%,所以我国的农业机械化仍有较大的发展空间,当前具体的应用情况和特点如下:(一)应用现状在农业智能机械制造过程当中,传感网络技术的应用已
9、经十分广泛,并且现在现代技术高速发展的背景下,传感网络技术的功能更加丰富,将其应用于农业智能机械制造当中,可以针对外部信息进行采集、传输和分析,且可以采用非接触测量的方式,提升传感网络技术的工作效率。需要注意的是,因为传感器的内部结构较为复杂,并且传感器自身时常需要与外部接触,所以传感器应该具有较好的耐寒、耐热、耐撞击、防水等性能。同时,因为智能机械制造也就是使用计算机对传统形式的机械制造进行干预,加强机械加工、磨具设计和产品生产之间的关联性,以提升机械制造过程的集成效果和准确性,进而实现机械制造效率以及技术柔性的提升。由此,产生工艺的精准程度可以得到提升,其中集成效果的提升又可促使产品生产时
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