一种基于物联网的工业生产流水线智能标识牌

1.本发明涉及工业生产领域，尤其涉及一种基于物联网的工业生产流水线智能标识牌。


背景技术：

2.目前，不少工业生产沿用传统生产模式，生产现场出现设备、物料、环境等异常信息时，主要依靠现场工人上报，提报效率低，信息共享不畅导致异常信息处理速度缓慢。为了顺应工业4.0的发展，适应工业自动化的发展趋势，针对大规模工业生产中信息交互不及时、不准确等问题，国内外研究人员提出了一系列解决方案。如：
3.申请公布号cn201910985434.4，申请公布日2020.02.21日的发明专利申请公开了一种智能标识牌系统，可以实现智能感知，实时分析，并推送给使用者，不过其服务对象主要是人，应用场景为医院、商场、景区、学校、博物馆等公共场所，不能直接应用于工业流水线现场。
4.申请公布号cn201810372185.7，申请公布日2018.10.19日的发明专利申请公开了一种工业物联网网关智能故障学习和处理方法和系统，提供一种工业物联网网关智能故障学习和处理方法，但并未给出工业流水线出现故障、异常的解决方案。
5.而且，目前一些类似方案，并没有以灵活、易安装的标识牌的形式，来实现对工业现场流水线异常信息的远程提报和快速解决。
6.目前，常用的无线通信技术有蓝牙、zigbee、nb-iot和wifi通信技术。蓝牙和zigbee技术功耗低，但数据传输距离短，不能满足工业现场通信要求。nb-iot技术传输距离远，但需要sim卡的支持，成本较高。
7.因此，有必要提供一种基于物联网的工业生产流水线智能标识牌解决上述技术问题。


技术实现要素：

8.本发明提供一种基于物联网的工业生产流水线智能标识牌，解决了目前市场上，缺少以灵活、易安装的标识牌的形式，来实现对工业现场流水线异常信息的远程提报和快速解决的问题。
9.为解决上述技术问题，本发明提供的基于物联网的工业生产流水线智能标识牌，包括：
10.底层设备和远端设备，所述底层设备包括单片机、刷卡模块、温湿度传感器、指示灯模块、蜂鸣器、显示屏、二维码绑定模块和wifi模块，所述远端设备包括服务器、手机和路由器；
11.其中，所述刷卡模块的输出端与单片机的输入端连接，所述温湿度传感器的输出端与单片机的输入端连接，所述单片机与所述wifi模块双向连接，所述单片机的输出端分别与蜂鸣器的输入端、指示灯的输入端和显示屏的输入端连接；
12.所述手机与所述路由器通过wifi连接，所述路由器与所述服务器通过wifi连接。
13.优选的，所述单片机负责底层的逻辑处理和对输入、输出外设的控制，所述刷卡模块负责对员工身份的输入，以便远端服务器完成对员工身份的识别。
14.优选的，所述温湿度传感器模块将环境温湿度数据发送给单片机，所述指示灯模块采用红色、绿色两个指示灯，主要显示当前设备与远端服务器连接状态是否正常。
15.优选的，所述蜂鸣器会在环境温湿度异常或员工刷卡身份判别异常时，进行报警，所述显示屏会标识当前生产线运行状态，分别显示“正常运行”、“设备故障”和“维修中”三种状态。
16.优选的，所述wifi模块既可以将单片机采集到的底层数据上传给服务器，又可以将来自服务器的指令传递给单片机，所述的服务器通过wifi通信方式收集现场数据，并经过分析处理后下达温湿度报警、故障处理等指令。
17.优选的，所述手机既可用于故障提报人员提报具体故障类型，也可用于服务器通知相应维修人员前来维修故障，所述路由器负责为底层设备和远端设备提供局域网。
18.优选的，当wifi通信掉线重连时；
19.单片机每三分钟给服务器发送一次握手信息，且反回指令发送至服务器；
20.当服务器收到的反回指令为“是”指令时，程序正常运行；
21.若服务器收到的反回指令为“否”指令时，程序开启自动重连机制，即底层服务器与服务器重连；
22.当底层与服务器重连收到“是”指令时，程序正常执行，
23.若底层与服务器重连收到“否”指令时，则程序开启自动重连机制。
24.优选的，工业流水线故障提报时；
25.无故障发生，即执行“否”指令，则标识牌显示“正常运行”；
26.若收到“是”指令时，故障提报人刷卡，服务器验证身份；
27.若收到“否”指令时，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
28.若收到“是”指令时，则身份验证通过，提报人手机扫二维码提报具体故障，标识牌显示“设备故障”，服务器将具体故障信息发送给维修人员手机。
29.优选的，工业流水线故障维修时；
30.维修人员刷卡，服务器验证身份；
31.若收到“否”指令时，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
32.若收到“是”指令时，则身份证验证通过，标识牌显示“维修中”，维修人员维修完成，并确认故障消除后，维修人员刷卡，服务器验证身份；
33.若收到“否”指令，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
34.若收到“是”指令，则身份验证通过，标识牌显示“正常运行”。
35.与相关技术相比较，本发明提供的基于物联网的工业生产流水线智能标识牌具有如下有益效果：
36.本发明提供一种基于物联网的工业生产流水线智能标识牌，具有对生产现场出现设备、物料、产品质量等异常信息采集后，可以通过wifi无线通信技术进行远程上报，并且由服务器第一时间通知维修人员前来维修，尽快使工业生产恢复正常，还具有员工上班打卡、环境异常报警的功能。
附图说明
37.图1为本发明提供的基于物联网的工业生产流水线智能标识牌的一种较佳实施例的结构示意图；
38.图2为本发明提供的系统框图；
39.图3为本发明提供的wifi通信掉线重连流程图；
40.图4为本发明提供的工业流水线故障提报和故障维修流程图。
41.图中标号：1、底层设备，2、显示屏，3、指示灯模块，4、二维码绑定模块，5、蜂鸣器，6、温湿度传感器，7、刷卡模块。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
43.请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本发明提供的基于物联网的工业生产流水线智能标识牌的一种较佳实施例的结构示意图；图2为本发明提供的系统框图；图3为本发明提供的wifi通信掉线重连流程图；图4为本发明提供的工业流水线故障提报和故障维修流程图。基于物联网的工业生产流水线智能标识牌，包括：
44.底层设备1和远端设备，所述底层设备1包括单片机、刷卡模块7、温湿度传感器6、指示灯模块3、蜂鸣器5、显示屏2、二维码绑定模块4和wifi模块，所述远端设备包括服务器、手机和路由器；
45.其中，所述刷卡模块7的输出端与单片机的输入端连接，所述温湿度传感器6的输出端与单片机的输入端连接，所述单片机与所述wifi模块双向连接，所述单片机的输出端分别与蜂鸣器5的输入端、指示灯3的输入端和显示屏2的输入端连接；
46.所述手机与所述路由器通过wifi连接，所述路由器与所述服务器通过wifi连接。
47.所述单片机负责底层的逻辑处理和对输入、输出外设的控制，所述刷卡模块负责对员工身份的输入，以便远端服务器完成对员工身份的识别。
48.所述温湿度传感器模块6将环境温湿度数据发送给单片机，所述指示灯模块3采用红色、绿色两个指示灯，主要显示当前设备与远端服务器连接状态是否正常。
49.所述蜂鸣器5会在环境温湿度异常或员工刷卡身份判别异常时，进行报警，所述显示屏会标识当前生产线运行状态，分别显示“正常运行”、“设备故障”和“维修中”三种状态。
50.所述wifi模块既可以将单片机采集到的底层数据上传给服务器，又可以将来自服务器的指令传递给单片机，所述的服务器通过wifi通信方式收集现场数据，并经过分析处理后下达温湿度报警、故障处理等指令。
51.所述手机既可用于故障提报人员提报具体故障类型，也可用于服务器通知相应维修人员前来维修故障，所述路由器负责为底层设备和远端设备提供局域网。
52.所有底层设备集成于小型塑料标识牌中，在生产现场安装灵活、方便；采用18650充电锂电池供电，该电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点；
53.故障提供人员进行故障提报前，进行身份识别，识别通过后方可提报故障，防止现场故障误提报的发生，提高了系统的可靠性；
54.远程采用5g wifi无线通信方式，无线通信减少了工业现场布线的难度和成本，5gwifi通信增强了数据传输的速度和稳定性；
55.其中刷卡模块不仅具有员工身份提报、识别的作用，还具有该流水线员工上班打卡的统计功能；
56.采用stm32f103c8t6单片机，该单片机具有48个引脚，占pcb板空间小，而且具有充足的串口、spi等通信接口，性能强大；
57.采用dht11温湿度传感器模块，该模块仅占用一个串口通道即可完成对环境温度和湿度的采集，节约串口资源；
58.环境温湿度报警功能：工业现场的部分机械设备对环境温湿度要求较高，当温湿度超出范围时，会对机械设备造成损害，单片机将温湿度检测模块采集到的温湿度数据通过无线通信传给服务器，服务器将实际温湿度值与设定温湿度范围进行比较，若超出对应范围则发出报警信号，并由服务器给环境异常处理人员手机app推送异常情况，环境异常处理人员前往对应流水线现场进行环境异常处理。该功能涉及到的模块有：温湿度传感网模块、无线通信模块、服务器环境异常报警模块、手机app模块。
59.wifi无线通信的可靠性在底层设备和远端设备通信中占有重要地位，为保证wifi通信的可靠性，在程序中加入心跳机制，一旦底层设备发现与服务器断开连接，底层设备会开启自动重连模式，直到重连成功，程序继续开始正常运行。在自动重连模式下，红色指示灯闪烁，重连成功后绿色指示灯呈现常亮状态。
60.当wifi通信掉线重连时；
61.单片机每三分钟给服务器发送一次握手信息，且反回指令发送至服务器；
62.当服务器收到的反回指令为“是”指令时，程序正常运行；
63.若服务器收到的反回指令为“否”指令时，程序开启自动重连机制，即底层服务器与服务器重连；
64.当底层与服务器重连收到“是”指令时，程序正常执行，
65.若底层与服务器重连收到“否”指令时，则程序开启自动重连机制。
66.工业流水线故障提报时；
67.无故障发生，即执行“否”指令，则标识牌显示“正常运行”；
68.若收到“是”指令时，故障提报人刷卡，服务器验证身份；
69.若收到“否”指令时，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
70.若收到“是”指令时，则身份验证通过，提报人手机扫二维码提报具体故障，标识牌显示“设备故障”，服务器将具体故障信息发送给维修人员手机。
71.工业流水线故障维修时；
72.维修人员刷卡，服务器验证身份；
73.若收到“否”指令时，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
74.若收到“是”指令时，则身份证验证通过，标识牌显示“维修中”，维修人员维修完成，并确认故障消除后，维修人员刷卡，服务器验证身份；
75.若收到“否”指令，则身份验证不通过，蜂鸣器报警；
76.若收到“是”指令，则身份验证通过，标识牌显示“正常运行”。
77.与相关技术相比较，本发明提供的基于物联网的工业生产流水线智能标识牌具有如下有益效果：
78.具有对生产现场出现设备、物料、产品质量等异常信息采集后，可以通过wifi无线
通信技术进行远程上报，并且由服务器第一时间通知维修人员前来维修，尽快使工业生产恢复正常，还具有员工上班打卡、环境异常报警的功能。
79.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。