物联网工程设计的约束条件有哪几种?物联网工程设计的约束条件有哪几种?

1、核心技术能力不足

我国物联网产业在专利、产品、解决方案等层面对国外存在较大依赖，如果核心技术没有重大的突破，我国物联网产业就有可能沦为发达国家的加工制造环节，所获取的利润非常微薄。

2、行业融合难度较大

目前，我国物联网产业的发展还不成熟，没有打破不同行业、地区、部门之间的壁垒，缺乏相关的协同；没有形成一定的规模效应，导致物联网成本居高不下，难以形成大规模应用 ，阻碍了物联网的推广和产业链的成熟。

3、存在较大网络安全隐患

物联网作为一个新型共享网络平台，其发展建设涉及到海量的信息安全、隐私和数据保护的问题，而目前还是缺乏技术上统一认可的手段以及监管上基于安全隐私保护的法规，导致一些人和事对物联网的应用 缺乏信心和安全感。

4、缺乏成熟的商业模式

物联网产业起步阶段的用户很少，难以达到规模经济，无法形成供给和需求相互促进的良性发展的机制，从而制约了物联网市场化盈利模式的形成。

5、缺乏统一的标准体系

我国在物联网标准制定方面启动得比较早，也取得了明显的效果，但我国现在的标准还比较零散、缺乏、缺失，而且不统一。

1负责某个行业整体物联网项目:包括客户需求分析、方案设计、项目谈判、项目实施规划;
2负责某个行业物联网项目的运营:包括商务模式制定、运营管理和市场拓展;
3协助信息化项目有关的内部招标、对外投标和相关支付资金申报工作;
4依照公司的发展目标,配合相关部门完成其他同项目有关的工作。

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。

参考文献：
[1]LIANG Wei，ZENGPeng Internet of Things Technology and Application Oriented IndustrialAutomation[J] Instrument Standardization & Metrology，2010：21-24[梁炜，曾鹏面向工业自动化的物联网技术与应用[J]仪器仪表标准化与计量，2010：21-24]
[2] KANGShilong，DU Zhongyi，LEIYongmei，ZHANG Jing Overview of industrial Internet of Things[J]Internet of Things Technologies，2013：80-82,85[康世龙，杜中一，雷咏梅，张璟工业物联网研究概述[J]物联网技术，2013：80-82,85]
[3] BIDongzhen The Design and Realization of Industrial Sewing Machines System Basedon the IoT[D]Shandong: Qingdao University，2012[毕东贞基于物联网的工业缝纫机系统的设计与实现[D]山东：青岛大学，2012]
[4]ZHANG Ximin，WANGGuoqing，DINGXuenian Development of an Internet home automation system[J] Chinese Journalof Scientific Instrument，2009，30（11）：2423-2427[张喜民，王国庆，丁学年基于因特网的远程家居自动控制系统研制[J]仪器仪表学报，2009，30（11）：2423-2427]
[5]WU Jiaqiang Tracking and quality monitoring system based on IOT industrial forsteel pipe[J] Journal of Mechanical ＆ElectricalEngineering，2013，30（11）：1335-1339[伍家强基于工业物联网的钢管跟踪及质量监测系统[J]机电工程，2013，30（11）：1335-1339]
[6]LI Nan，LIUMin，YANJunwei Frame work for industrial internet of things oriented to steel continuouscasting plant MRO[J] Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（2）：413-418[李楠，刘敏，严隽薇面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架[J]计算机集成制造系统，2011，17（2）：413-418]

『壹』 物联网课程包括哪些

物联网专业是一门交叉学科,涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识,以及管理学、软件开发等多方面知识。在课程方面创客学院开设：计算机信息技术、程序设计语言C、数据库技术、模拟电子技术、数字逻辑与系统、HDL及系统设计、数字信号处理、无线传感器网络技术及应用、数据融合理论与技术等。信息与通信工程、电子科学技术、计算机科学与技术。

『贰』 物联网应用技术专业主修课程有哪些

大体上都差不多是这些课程吧：物联网产业与技术导论，C语言程序设计，Java程序设计，无线传感网络概论，TCP/IP网络与协议
，传感器技术概论，嵌入式系统技术，RFID技术概论，工业信息化及现场总线技术，M2M技术概论
，物联网软件、标准、与中间件技术
。
更多高校物联网相关信息欢迎访问飞瑞敖网物联网信息论坛查看！

『叁』 物联网与云计算要从哪方面入门学

云计算作为一种发展的必然，未来可能可以类比于普通人的水和电，可见对企业的重要性。
可以到这边看和学习

『肆』 江南大学物联网工程专业主要课程有什么

国家特色专业建设点、教育部“卓越工程师教育培养计划”专业、教育部专业综合改革试点、江苏省重点专业、江苏省“卓越工程师（软件类）教育培养计划”专业
面向国家战略性新兴产业发展需求，培养具有良好人文科学素养和职业道德，扎实掌握数学、自然科学等基本知识以及物联网工程领域的专业知识，具备较强的创新实践能力，良好的团队协作沟通能力和自主学习能力，能够在物联网工程领域从事软硬件产品开发，物联网应用系统设计、开发及维护，科学研究等工作的高素质复合型工程技术人才。
本专业学生毕业五年后应达到如下目标：
（1）道德修养：具备良好的思想品德和人文科学素养，在工程实践或技术开发中理解并遵守道德规范、法律法规；
（2）工程知识：具有解决物联网及相关领域复杂工程问题所需要的宽广的工程科学知识、工程技术知识和工程环境知识，熟悉行业国内外现状和发展趋势；
（3）工程能力：能够提炼、分析和解决本领域工程项目实施过程中遇到的关键问题，具备独立从事物联网及相关领域工程项目的创新实践能力；
（4）团队合作；具有良好的团队合作精神、组织协调、交流沟通能力，能够在实际工作中适应不同角色；
（5）终身学习：能够积极主动适应社会环境、技术的发展变化，拥有终身学习的习惯和自主学习能力。
主要课程：电路与电子技术、数字电子技术、数据结构、计算机组成原理、 *** 作系统、无线射频识别技术、通信技术、信息安全技术、嵌入式系统设计、计算机网络、传感器网络原理、物联网应用综合设计等。
就业方向：毕业生可在与物联网相关的企业、科研院所、大中专院校等从事软硬件产品开发，物联网应用系统设计、开发及维护，科学研究等工作。

『伍』 物联网工程专业的核心课程有哪些

物联网产抄业与技术导论 C语言程序设计 、Java程序设计 无线传感网络概论 TCP/IP网络与协议 嵌入式系统技 传感器技术概论 RFID技术概论 工业信息化及现场总线技术 M2M技术概论 物联网软件、标准、与中间件技术
电子类课程：模拟电子技术 数字电路设计

通讯类课程：信号与系统 通信原理

计算机类课程：计算机网络 计算机组成原理 微机原理与应用 *** 作系统 数据库 数据结构

编程语言：C C++ java

核心课程：物联网导论 射频识别技术（RFID）

『陆』 物联网专业学习哪些课程

物联网产业与技术导论 C语言程序设计 、Java程序设计 无线传感网络概论 TCP/IP网络与协议 嵌入式系统技 传感器技术概论 RFID技术概论 工业信息化及现场总线技术 M2M技术概论 物联网软件、标准、与中间件技术

『柒』 物联网工程最主要的课程是哪些

基础科目：大学英语、大学物理、高等数学、C语言程序与设计、线性代数、概率统计等
专业科目：物联网导论、电子电路、传感器技术概论、rfid技术概论、TCP-IP协议、
嵌入式系统、物联网软件、标准与中间件技术、M2M概论、JAVA等

这些专业科目是物联网工程的主流学科，但是不同的学校以此为基础，所修的科目可能与以上所说的有所不同。

『捌』 物联网工程是学什么的

物联网工程所学内容包括：信息与通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术。物联网导论、电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、微机原理与接口技术、工程电磁场、通信原理、计算机网络。

以及现代通信网、传感器原理、嵌入式系统设计、无线通信原理、无线传感器网络、近距无线传输技术、二维条码技术、数据采集与处理、物联网安全技术、物联网组网技术等。

(8)物联网主要课程扩展阅读

培养要求：

本专业学生要具有较好的数学和物理基础，掌握物联网的相关理论和应用设计方法，具有较强的计算机技术和电子信息技术的能力，掌握文献检索、资料查询的基本方法，能顺利地阅读本专业的外文资料，具有听、说、读、写的能力。

知识技能：

掌握和计算机科学与技术相关的基本理论知识、掌握物联网工程的分析和设计的基本方法、了解文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。

『玖』 物联网工程师需要学习什么技术

物联网工程师需要掌握：物联网产业与技术导论、物联网工程概论、、Java程序设计、单片机原理及应用、无线传感网络概论、移动通信技术、蜂窝物联网技术等技术。

物联网是基于互联网、广播电视网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络又称为物联网域名。

物联网理念最早可追溯到比尔·盖茨1995年《未来之路》一书。在《未来之路》中，比尔·盖茨已经提及物互联，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。

(9)物联网主要课程扩展阅读：

物联网专业毕业生需掌握的知识与技能：

1、掌握和计算机科学与技术相关的基本理论知识；掌握物联网工程的分析和设计的基本方法。

2、了解文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。

3、了解与物联网工程有关的法规。

4、能够运用学习知识和外文阅读能力查阅外文资料。

5、掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有获取信息的能力。

想搞物联网设计，如何选择适合自己的开发板？

新手入门ESP8266和ESP32，怎么选择第一块开发板才能学到东西，真正的将物联网实践起来？

公司要求设计一款接入IoT的智能产品，百度的资料东拼西凑，买来的样品开发板上手不会用，没有案例demo可以借鉴，客服还搞不懂技术？

买来的模组还需要自己设计外围电路，增加研发周期？

开发板买来不知道是真是假，调试问题不知道是连接错误还是开发板质量问题？

本文带您解决新手入门物联网开发怎么选择开发板！
有什么想问的欢迎评论区留言哦！安信可科技企业店铺618狂欢节火热进行中，底价出击。

安信可官方淘宝店618狂欢节大促活动火热进行中！ 福利一览： ①跨店满减：活动商品每满200-20，包邮，上不封顶； ②满额返优惠券：买200元返1200-50优惠券，买300元返1800-80优惠券，71~715可用； ③关注有礼：3元无门槛优惠券； ④满减优惠：订单金额满9-1； ⑤淘金币：最高可抵597元； ⑥618期间直播抽奖送好礼：送模组，开发板 ！

选择开发板不得不考虑的几点：

1 遵循的通信协议、通信接口、天线形式；

2物联网开发套件：硬件、软件、固件选择；

3可否与市面上的主流云平台进行对接；

4模组、开发板是否有成熟案例和解决方案，用户群体基数如何？

安信可科技提供的模组和开发板可遵循的协议有：WiFi协议：24G/58G，蓝牙协议：BLE 42/50、lorawan协议。

定位解决方案，支持的定位方式有：室内UWB定位、BDS/GPS/GLONASS/GALILEO/QZSS/SBAS 多模卫星定位、NB-IoT定位。

通信接口：模组支持常见一下接口HSPI 、UART、I2C、I2S、IR Remote Control、PWM、GPIO

天线形式：板载PCB天线，通孔焊盘，IPEX接口外接天线，可根据具体的项目需求进行定制。

可对接的云平台：

阿里系：阿里云物联网平台、阿里物联网生活平台、天猫精灵云平台；

小米系：小米 IoT 平台，可以通过米家APP和小爱同学对模组或开发板进行智能语音控制；

腾讯系：微信硬件云平台：AirSync、AirKiss、硬件 JSAPI、直连 SDK 等；腾讯云物联网开发平台；

京东系：京东小京鱼平台（正在筹备中）

安信可科技全系列模组专题：

ESP8266 系列模组专题 [安信可科技]
ESP32 系列模组专题
GPRS A9/A9G 及 4G Cat1 CA-01 系列模组专题

24G 模组专题

LoRa 系列模组专题

LoRaWAN 解决方案

蓝牙 模组专题
GPS 模组专题

RTL87XX 系列模组专题

UWB 模组专题

SI4432 模组专题

NB-IoT 模组专题

安信可官方淘宝店618狂欢节大促活动火热进行中！ 福利一览： ①跨店满减：活动商品每满200-20，包邮，上不封顶； ②满额返优惠券：买200元返1200-50优惠券，买300元返1800-80优惠券，71~715可用； ③关注有礼：3元无门槛优惠券； ④满减优惠：订单金额满9-1； ⑤淘金币：最高可抵597元； ⑥618期间直播抽奖送好礼：送模组，开发板 ！

---