物联网关键技术--智能芯片应用实例有哪些?请教各位!

1高速公路自动收费及交通管理
高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。目前中国的高速公路发展非常快，地区经济发展的先决条件就是有便利的交通条件，而高速公路收费却存在一些问题，一是交通堵塞，收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费、使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现它非接触识别的优势。让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费。同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。 一般来说对于公路收费系统、车辆的大小和形状不同、需要大约4米的读写距离和很快的读写速度、也就要求系统的频率应该在900M Hz和2500MHz。射频卡一般在车的挡风玻璃后面。现在最现实的方案是将多车道的收费口分两个部分：自动收费口、入工收费口。天线架设在道路的上方。在距收费口约50-100米处，当车辆经过天线时，车上的射频卡被头顶上的天线接收到，判别车辆是否带有有效的射频卡。读写器指示灯指示车辆进人不同车道，人工收费口仍维持现有的 *** 作方式，进入自动收费口的车辆，养路费款被自动从用户帐户上扣除，且用指示灯及蜂鸣器告诉司机收费是否完成，不用停车就可通过，挡车器将拦下恶意闯入的车辆。
1996年、佛山市政府安装了RFID系统用于自动收取路桥费以提高车辆通过率，缓解公路瓶颈。车辆可以在250公里的时速下用少于05毫秒的时间被识别， 并且正确率达9995％。上海也安装了基于RFID的自动收聚养路费系统。另外两个安装在广州的与上海和佛山的工程不同，广州的工程尝试在开放的高速公路上对正在高速行驶的车辆进行自动收费，通道采用RFID系统。中国有把握改善其公路基础设施， 而现在最大的问题是应用于高速公路收取养路费的RFID技术没有统-的标准。各个厂家使用自己的专用标准、使得建立全国高速公路自动收费系统时, 情况变得很混乱。
在城市交通方面， 交通的状况日趋拥挤， 解决交通问题不能只依赖于修路、加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的。而基于RFID技术的实时交通督导和最佳路线电子地图很快将成为现实。用RFID技术实时跟踪车辆，通过交通控制中心的网络在各个路段向司机报告交通状况，指挥车辆绕开堵塞路段，并用电子地图实时显示交通状况。能够使得交通流向均匀，大大提高道路利用率。还可用于车辆特权控制，在信号灯处给警车、应急车辆、公共汽车等行驶特权；自动查处违章车辆，记录违章情况。另外、公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，给乘客很大的方便。用RFID技术能使交通的指挥自动化、法制化，有助于改善交通状况。
2门禁保安
将来的门禁保安系统均可应用射频卡，一卡可以多用，比如作工作z、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等等，目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出人手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯人会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。1996夏季奥林匹克运动会的安全机构采用射频卡结合生物测定学技术作为保安系统中的一种，运动员和官方人员随身携带含有自己手掌信息的射频卡，当他们在要进入某一安全区的，必需将其右手搁在扫描器上，只有该人同系统根据其手信息在安全库中检索出的三维图象一样，并且同其本人所携带的卡片上信息一致方可进入该区域，由于卡和携卡人是唯一联系的， 所以只有卡主人才可使用自己的卡。 而卡丢失、偷卡和借卡使用都构不成对安全的威胁。
公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面如：计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上，该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑离开，或是用报警的方式限制物品离开某地。 结合GPS系统利用射频卡，还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。
3RFID卡收费
国外的各种交易大多利用各种卡来完成，而在我国普遍采用现金交易，现金交易不方便也不安全，还容易出现税收的漏洞、目前的收费卡多用磁卡、IC卡，而射频卡也开始抢占市场，原因是在一些恶劣的环境中、磁卡、IC卡容易损坏、而射频卡则不易磨损、也不怕静电及其它情况。同时射频卡用起来很方便、快捷。甚至不用打开包、在读写器前摇晃一下，就完成收费。还可以同时识别几张卡．并行收费。比如公共汽车上的电子月票．我国大城市的公共汽车异常拥挤、人员素质差、环境条件差，一般在国外还较有效的收费系统在国内就无法使用。射频卡的使用有助于改善这个情况。
又比如会员制收费卡、职工就餐卡、商店收费、电话卡、储蓄卡等等均可使用射频卡。射频卡上有内存分区，不同区域有不同的安全级别、可以在各种的应用中使用，互不干扰，而未来的发展必将各种卡的应用统一到一张卡上，个人手持一张卡就可以各处使用。
4生产线自动化
用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式、节约了成本，举两个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。
用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的：用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、引擎型号还有轮胎式样等要求，这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车、 如果没有一个高度组织的、 复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司就在其装配流水线上配有RFID系统，他们使用可重复使用的射频卡，该射频卡上可带有详细的汽车所需的所有要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。
Motorola、SGSThomson等集成电路制造商在竞争激烈的半导体工业中采用了加入了射频识别技术的自动识别工序控制系统。半导体生产对于超净的特殊需要，使得RFID应用在此非常理想，而其它自动识别系统，如条形码在如此苛刻的化学条件和超净要求下就不适用。
晶片是集成电路生产的关键。一片8英寸的晶片可以制造出100～1000个芯片。假如每片芯片零售价为$100,那么一片晶片上所包含的芯片价值至少就是$10000。一个晶片容器可装25个晶片,四个晶片容器可同时进行处理、那么一次误 *** 作造成的损失就达$1000000。 显然，跟踪每个晶片容器并消除误 *** 作是非常必要的。
在一个超净车间里、通常能有800位点．晶片容器要从一处位点移动到下-一位点。有时，晶片会因进入了错误的堆而造成损失。射频识别系统将核查晶片堆、设备、工序和 *** 作人员。如果其中任何一项的身份不对，设备将不能开始工作，同时向 *** 作人员显示指示。
5仓储管理
将RFID系统用于智能仓库货物管理，RFID完全有效地解决了仓库里与货物流动有关的信息的管理，它不但增加了一天内处理货物的件数还监看着这些货物的一切信息，射频卡是贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上、每个货物都贴有条码、所有条码信息都被存储在仓库的中心计算机里、该货物的有关信息都能在计算机里查到。当货物被装走运往别地时，由另一读写器识别并告知计算中心它被放在哪个拖车上。这样管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品，并可自动识别货物，确定货物的位置。
6汽车防盗
这是RFID较新的应用。由于已经开发了足够小的射频卡、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡，在汽车上装有读写器。当钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的，特定信号、汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法、汽车的中央计算机也就能容易的防止短路点火。目前欧洲的丰田汽车、福特汽车和Mitsubishi汽车公司、韩国汽车制造商 Hyundai等在它的欧洲车型中也应用射频卡在欧洲和美国出售的汽车中用于防盗。目前全世界已经有大约数百万辆汽车装有该防盗系统。
另一种汽车防盗系统。司机自己带有一射频卡，其发射范围是在司机座椅45～55厘米以内。读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三身呜叫，然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有令一强大功能。倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭的话，这时读写器就需要读取另一有效ID号，假如司机将该射频卡带离汽车，这样读写器不能读到有效ID号、则引擎会自动关闭同时会触发报警装置。同样这种射频卡也可用于家庭和办公室的防盗。
射频卡可应用于寻找丢失的汽车。在城市的各主要街道路线处埋设RFID的天线系统，只要车辆带有射频卡，则在路过任何天线读写器时、该汽车的ID号和当时时间都将会被自动记录，并被返回到城市交通管理中心的计算机中，除了城市街道埋设天线外，警察还开动若干辆带有读写器的流动巡逻车，以更加方便地监测车辆的行踪。如果车辆被盗，就将很方便快捷地被找回，在巴西的圣#middot;保罗市已经使用这样的系统。
7防伪
伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，在中国大量伪造产品充斥市场将会沉重打击民族工业。现在应用的防伪技术如全息防伪等技术同样也被不法分子伪造。
将射频识别技术应用在防伪的领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低，但是却很难伪造。射频卡的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频卡本身具有内存， 可以储存、修改与产品有关的数据、利于销售商使用； 体积十分小、便于产品封装。象电脑、激光打印机、电视等等产品上都可使用。
建立严格的产品销售渠道是防伪问题的关键。利用射频识别技术、厂家、批发商、零售商之间可以使用唯一的产品号来标识产品的身份。生产过程中在每样产品上封装入射频卡，卡上记载了唯一的产品号。批发商、零售商用厂家提供的读写器就可以严格检验产品的合法性。
利用这种技术不能改变现行的数据管理体制。唯一的产品标识号完全可以做到与已用数据库体系兼容。
有关防伪的应用请参考《中国防伪》2000年6月号46页〈加拿大射频识别防伪及应用〉。
8电子物品监视系统
（Electronic Article Surveillance, EAS） 这系统的目的是防止商品盗窃。 系统是基本配置的RFID、内存容量仅为1比特，即开或关。 它是基于从1930年就已知道的磁性物质的特性，有四种主要技术：微波、磁场、声磁、射频。系统包括贴在物体上的射频卡，和商店出口处的扫描器，射频卡在安装时被激活，它在激活状态时接近扫描器将会被探测到，这样就会报警。货物购买之后，射频卡由销售人员用专用工具拆除(典型的是在衣服店里)，或者射频卡可以用磁场来使其失效或破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛的使用。据估计每年消耗六十亿套。
9畜牧管理
这个领域的发展起步于赛马的识别，是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下，提供赛马的识别。射频卡大约10MM长，内有一个线圈，约1000圈的细线绕在铁氧体上，读写距离是十几个厘米。从赛马发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。
10火车和货运集装箱的识别
在火车运营中使用RFID系统有个很大的优势在于火车是按既定路线运行。所以肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据，能够得到火车的身份、监控火车的完整性，以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故，同时在车站能将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码，现在被RFID系统取代，射频卡一般安在车厢顶边，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。
11运动计时
在马拉松比赛中，由于马拉松比赛人员太多，有时第一个出发的同最后一个出发的人离开起跑线能相隔40分钟、如果没有一个精确的计时装置会造成不公平的竞争。射频卡应用于马拉松比赛的精确计时。运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片，当运动员越过此垫片时，计时系统接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样每个运动员都有自己的起始和结束时间，不带有不公平的竞争可能性了。在比赛路线的中如果每隔5公里就设置这样的垫片，也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。 该装置用于1995年以来各大型的马拉松比赛，有1995的柏林马拉松、1996的洛山玑马拉松、1996伦敦马拉松、1996的柏林马拉松、1996亚特兰大夏季奥林匹克奥运会马拉松比赛等。
RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。读写器连接到跑道下面一系列的天线，射频卡安装到车前、就在天线的上方。当赛车越过起跑线时，赛车的ID号和时间被计时记录，并存储到中心计算机内，这样到比赛结束时，每个参赛选手将会有一个满意的结果。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。[4]
网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
关键技术
在物联网应用中有三项关键技术：
1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3 、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
物联网分类
1 私有物联网：一般面向单一机构内部提供服务；
2 公有物联网：基于互联网向公众或大型用户群体提供服务；
3 社区物联网：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委办局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务；
4 混合物联网：是上述的两种或以上的物联网的组合，但#后台有统一运维实体。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:"Internet of things(IoT)"。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。
活点定义:利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。
物联网博欣将物联网定义为通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
物联网原理
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。　

一、 产品形态的转型
“产品不断变化的本质，打破了原有的价值链，迫使公司重新思考并重新配备他们内部几乎所有的东西。”
二、 公司运营体系的转变
“因为这个变革是一种激烈的变革，不是一种改良。这个变化是一个从思想到组织到行动都会是一系列的重大的变化，是一个根本性的企业立足点的重新考虑。”
尽管制造业面临着变革，国家也出台相应的政策给予支持。但现实是，即使在大型的制造业公司，智能互联的产品也没达到一半。制造公司将沿着原有的发展路径，在技术的推动下，不断地向着智能化方向迈进。

聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现

严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）

摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A

Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。

2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图

根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例

其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）

最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。

3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。

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两者的关系应该是互为补充，互为表里的关系物联网是目标，人工智能是实现方式，实现物联网离不开人工智能的发展。物联网也是人工智能的一个方向。二者是不冲突的。实现物联网需要智能传感器，智能总线，需要伺服系统支持其工作，当然物联网也需要通信工程，电子技术，作为工具。有一个比喻是很好的，物联网是手，是皮肤，人工智能是大脑，但也不完全，我觉得人工智能应该是神经系统和内分泌系统的总和，对外界做出反应，计算，处理，分析，规划，处理问题，这是人工智能的实现要求，而物联网侧重解决问题，传输和控制。

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