论述地理国情监测关键技术及其应用【织机在线监测系统关键技术研究】

论述地理国情监测关键技术及其应用【织机在线监测系统关键技术研究】 织机监测系统是棉纺织企业信息化内容的重要组成部分，能为全局信息管理系统提供准确可靠的生产数据，而且具有实时性，能够杜绝人为因素对真实生产数据的干扰，因此对该系统的研究和应用具有重要意义。本文针对织机监测系统中数据库设计、网络结构以及数据采集流程等关键技术问题，设计并实现了织机监测系统。本系统采用自行设计的数据采集设备对织机生产数据自动采集，实现了生产产量及织机运行状态的高效管理。本系统的应用提高了纺织企业的管理效率。 Loom monitoring system is an important part of the informatization of cotton textile panies which provides aurate, real-time credible production data and excludes the intervention from human operations. This paper has studied a multitude of key technical problems such as the database design, work architecture as well as data acquisition.Highly-effective loom operation status and throughput management were crystallized by adopting the self-designed data acquisition equipment. Management efficiency could be significantly enhanced by the application of this system. 织机管理信息系统的主要功能是通过对生产产量的实时监测，实现产量和织机运行状态的动态显示、产量的班组统计，并能够按照实际应用要求生成所需要的报表等。实际上，织机厂商均可以提供相应机型的配套监测系统，但是厂商配备软件系统需要支付较高的额外费用。我国棉纺织企业在20世纪进口织机时，为了降低设备采购成本，一般不购买织机厂商所配备的软件系统。此外，棉纺织企业现有织机大都是分批次购买，因此多种织机品牌和多种机型共存的状况在棉纺织企业中是很常见的。随着我国经济技术的不断发展，对棉纺织企业信息化程度的要求不断提高，设计和开发针对织机的自动监测系统显得尤为重要。 目前棉纺织企业常用的办法就是人工抄表、手工录入，然后通过Excel软件进行统计和汇总。显而易见这种管理模式效率低下、容易出错，浪费人力资源，难于实现织机的整体管理。文献3介绍了织机监测信息系统的需求分析和功能设计，本文在此基础上，继续深入探讨织机生产管理信息系统的设计与实现。 1 数据库设计 依据系统的功能需求和范围，提出了系统的基本功能模型，其相关描述参见文献3、4。系统所涉及到的数据库模型较大，表结构比较复杂。本文仅给出该系统核心部分的E/R模型，如图 1 所示。数据库模型中最重要的实体就是机台（织机），系统其他相关的功能都围绕着机台进行。因此从图 1 可以看到组岗的划分、产品的质量、品种的修改等所有功能都和织机相关。最终把由织机监测器采集来的数据保存到历史数据表中。由于历史数据表中涉及的属性较多，图 1 中仅列出部分具有代表性的属性。 2系统网络拓扑结构 系统网络拓扑结构如图 2 所示。每个织机安装一台监测器，通过485总线与监测器通信，实现了数据的分散采集，信息的集中管理，这种体系结构的优点是容易将故障分散。假设某一台监测器出现故障，不会影响其他的监测器正常工作。其中，监测器是针对织机开发的具有监测和采集生产数据和运行状态数据的一种设备。其设计思路描述如下：织机生产数据和运行状态可以通过监测相应的信号线而获得，因此可以将这些有不同含义的信号引入到监测器中进行分析，然后将相应的数据保存到监测器的存储空间中，并实现和计算机的相互通信。因此，对织机中表示生产状态信息的信号进行采集和处理，就可以针对不同型号的织机用类似的方式获得数据，从而实现不同型号织机的统一管理。在实际应用中，采集的数据包括：产量数据（打纬数）、停车数（经停、纬停、边停、其他停）、停车时间（经停时间、纬停时间、边停时间、其他停时间）。 监测器的抗干扰性是一个重要的性能指标，必须能够适应棉纺织企业特殊的工作环境，包括湿度、温度、抗干扰、抗振动等性能，以确保采集来的数据安全可靠。监测器对织机运行状况的数据（包括反映产量的数据、反映织机效率的数据以及反映织机当前运转状态的数据）进行采集，将这些数据保存到监测器内。服务器通过485总线和监测器通信，从而将监测器中的数据采集到服务器的数据库中。 借助于企业内部原有的局域网，在客户机上执行查询、统计、打印报表、权限设定等功能，从而构成系统的服务器/客户机模式。系统运行后，可以在任何一个连接在本企业局域网客户机上运行本系统，执行系统的数据采集和相应的数据管理功能。 3数据采集流程设计及实现 在企业内部局域网上连接多个计算机，都安装有相应的生产信息化管理软件，完成对整个车间生产状况的监控。其织机运转状态图和当前生产数据列表采用模拟实时的显示方法，具体方法是：在监测机房的计算机进行实际的生产数据的采集，采集的数据存入数据库当中，其他连接在局域网上的计算机从数据库中取得当班数据，然后利用列表或者状态图将其显示出来。在数据库中的当班数据是不停变化的，在客户端所显示出来的数据和画面就能够及时地反映当班的生产状况。其显示生产状况与实际生产车间的现场数据时间误差不超过 5 min。从这个时间间隔来看，及时性已经足够满足生产车间以及管理的需要了。为了实现数据库中的当班数据能够不断地根据实际情况进行相应的变化，在计算机监测机房进行实际监测的计算机持续对织机监测器进行动态扫描，读取当班数据，不断更新数据库的当班数据，保证当班数据的及时性。 假定监测器与织机相连后，能够正常获得织机正确的生产产量和运行状态，在此基础上讨论数据采集的流程。当启动本系统后，就开始进行循环扫描，目标是循环采集所有被监测织机的当前生产数据和工作状态。为了提高程序运行效率，减少对数据库的访问次数，就对织机建立了一个数据对象，并且将这个数据对象的数据从数据库中检索出来，建立成一个链表。这个链表是一个全局链表，常驻内存，在整个系统中凡是涉及到对织机对象的统计检索或者其他一些操作的，均不再需要从数据库中检索记录，因为检索数据库记录与检索链表节点相比效率太低，而直接从链表中进行检索可以提高整个系统的执行效率。 在与监测器通信的过程就是实现数据采集的过程，具体过程描述如下：第一步，获取链表中一台织机的信息，包括织机的编号、通信所用的端口号和通信编号以及被分配到的组岗等信息。利用这些信息和连接在织机上的监测器实施通信，读取监测器中织机状态数据，并将读取到的信息保存到链表节点中。第二步，与监测器通信，读取监测器中织机当班的生产数据，并将其保存到链表节点中。第三步，与监测器通信，读取监测器时钟，根据时钟信息计算班次，如果和链表中原班次不同，则需要采集监测器中所存储的上一个班次的历史生产数据，并将其生产数据保存到历史数据表中，否则只需要更新链表节点中的时钟信息。这样做的目的是在生产过程中换班的情况下，能够将换班前的数据作为历史数据保存在数据表中，并重新开始新的当班数据的采集。第四步，与监测器通信，采集监测器中保存的所生产品种序号，如果采集到的品种序号与链表中不符合，则说明织机更换了生产品种，则需要将该织机的当班数据保存到历史数据表中，然后发命令到监测器，清空监测器内的当班生产数据，否则只需更新链表节点。第五步，将链表节点信息保存到当班数据表中，并将指针移向下一个链表节点，获得下一台织机的信息。并跳转到第一步，循环采集下一台织机的所有信息。数据采集的程序流程如图 3 所示。 系统对每个在线监测的织机进行数据采集，然后通过数据总线将生产状态数据传输到计算机中心，前端计算机显示当前各个织机的运行状态以及生产的即时产量。将车间中所有织机按照实际布局显示在系统窗口中，每台织机用一个矩形方框代替，矩形内显示的是织机的编号。在系统中默认采集所有织机的生产数据，也可以根据需要设定要实时采集的织机。将织机运行状态总结为：正常运转、纬停、经停、边停、其他原因停、停电织机以及通信故障，根据织机当前的运行状态显示不同的颜色。全厂织机的运行状况在一个窗口中显示，一目了然。此外，将织机监测获得的数据保存在数据库中，按照企业要求生成相应的统计数据。为了能够灵活支持操作人员对表格做进一步美化设计，将应用系统和传统电子表格Excel结合起来使用。也就是首先将生成的报表数据导入到Excel中，然后利用电子表格强大的数据处理和数据显示功能实现报表的显示和打印。 4结束语 本文对织机生产管理信息系统做了比较详细的设计，重点讨论该系统的数据库结构设计以及数据采集的网络结构和采集流程，并给出了系统实现结果图。本文对织布车间信息化过程中织机监测系统的软件系统设计和实现方法提供了较全面的论述，为纺织行业信息化全面改造提供有益的帮助，具有较高的参考价值。 _ 1 梅自强. 我国棉纺织行业面临的挑战与应对措施J. 棉纺织技术，xx，36（1）：2 ? 4. 2 梅自强. 着力转变发展方式以保持行业平稳较快发展J. 棉纺织技术，xx，37（2）