【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,制造行業(yè)迎來了以數(shù)字化為基礎(chǔ),網(wǎng)絡(luò)化作支撐,智能化為發(fā)展目標(biāo)的轉(zhuǎn)型浪潮。邊緣計(jì)算通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)提供智能服務(wù),與云計(jì)算相互協(xié)調(diào)使能智能網(wǎng)關(guān)、智能系統(tǒng)等。并條工序作為改善棉條質(zhì)量的關(guān)鍵一步,其生產(chǎn)的棉條質(zhì)量對(duì)后續(xù)生產(chǎn)的紗線質(zhì)量至關(guān)重要。并條機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與棉條質(zhì)量的在線檢測(cè)有利于修正并條機(jī)控制系統(tǒng)模型和工藝參數(shù)的修正以便進(jìn)一步改善棉條質(zhì)量。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與邊緣計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)了并條機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文首先分析了并條機(jī)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求并對(duì)比了物聯(lián)網(wǎng)常用的通信協(xié)議,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了并條機(jī)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)。然后設(shè)計(jì)了基于MQTT協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關(guān)和物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)端系統(tǒng),基于Epoll I/O復(fù)用機(jī)制改進(jìn)了MQTT代理服務(wù)器的連接機(jī)制并且基于RPMsg實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。本文深入分析了棉條波譜圖的計(jì)算原理,并在分析了基于小波變換和傅里葉變換的棉條波譜圖算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于包絡(luò)線算法的棉條波譜圖計(jì)算方法。接著本文詳細(xì)設(shè)計(jì)了邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)各功能模塊的處理流程并結(jié)合A%、CV%的定義對(duì)其計(jì)算過程進(jìn)行了優(yōu)化,大大縮小了中間變量,防止發(fā)生數(shù)據(jù)溢出等問題。最后本文在Cortex-M4嵌入式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的各功能模塊。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了并條機(jī)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其可以遠(yuǎn)程監(jiān)控并條機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及用于后期的智能分析。且試驗(yàn)表明其計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.44;TN929.5;TS103.224
【圖文】：

Modubus RTU/TCP 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基于 PROFI-BUS 和工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；在理論研究方面，東華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì) CAN 總線+NoSQL 的技術(shù)架構(gòu)構(gòu)建了織布制造過程的 CPS 系統(tǒng)[6]，鄭州輕工業(yè)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套基于 eMQTT 代理服務(wù)器+web 服務(wù)器和 Raspberry Pi 核心板架構(gòu)的織機(jī)信息化系統(tǒng)[7]。如圖 1-1 所示，在 2015年米蘭的 ITMA（國(guó)際紡織機(jī)械展覽會(huì)）上，瑞士 Uster 公司首次展出了其全新的紡紗質(zhì)量監(jiān)控產(chǎn)品 USTER TESTER 6 并加入了全新的 USTER QUALITY EXPERT專家系統(tǒng)和 Q 助手。USTER QUALITY EXPERT 專家系統(tǒng)收集了 Uster 條干儀和Uster 監(jiān)控系統(tǒng)在線測(cè)試數(shù)據(jù)，而且其具有很好的擴(kuò)展性，可以接入更多的測(cè)試和監(jiān)控儀器以提供更全面的紗線質(zhì)量管理。而 Q 助手結(jié)合了 Uster 公司六十多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，能夠分析并快速警告紗線質(zhì)量缺陷并給出合理的解決方案。如圖 1-2 所示，在同年的展會(huì)上，瑞士 RIETER 也推出了 SPIDERweb 蛛網(wǎng)紗廠監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的 Cockpit module 實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)功能，使得用戶可以在移動(dòng)終端上查看設(shè)備的運(yùn)行狀況。同時(shí)系統(tǒng)的 Alert 模塊在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以即時(shí)地向用戶發(fā)送短信通知。

技術(shù)、IPV6、傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)等方面[8]。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面，南京郵電大學(xué)開發(fā)了 MeshIDE 集成開發(fā)平臺(tái)和 Disware 中間件；在傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)方面，中科院計(jì)算機(jī)所開發(fā)了 GAINSJ、gainz 等節(jié)點(diǎn)系列[9]；在 IPv6 方面，華中科技大學(xué)劉致堯等人設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng) IPv6 感知層的核心硬件[10]，南京郵電大學(xué)駱永清等人設(shè)計(jì)了一種物聯(lián)網(wǎng)輕量級(jí) IPv6 尋址及地址配置方法[11]。2016 年華為公司正式發(fā)布了用于構(gòu)建蜂窩網(wǎng)絡(luò) NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)，以用于構(gòu)建低功耗、廣覆蓋、支撐海量連接的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。1999 年IBM 和 Eurotech 公司開發(fā)了輕量級(jí)跨平臺(tái)的消息傳輸協(xié)議——MQTT，其為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的消息傳輸提供了可靠保障。隨著 2009 年歐盟發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究線路圖（Internet of Things Strategic Research Roadmap），日本也提出了“u-Japan 戰(zhàn)略”和“I-Japan 戰(zhàn)略”[12][13]�；萜�、IBM 也分別建立了自己的傳感器數(shù)據(jù)平臺(tái)“地球中樞神經(jīng)系統(tǒng)”（Central Nervous System of the Earth）[14]、“智慧星球”[15]，如圖 1-31-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 周濟(jì);;智能制造——“中國(guó)制造2025”的主攻方向[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年17期

2 賴梓昌;楊斌;;異構(gòu)多核的全高清H264解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2015年01期

3 姚穆;;我國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策[J];棉紡織技術(shù);2014年02期

4 徐e

本文編號(hào)：2733849