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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着经济社会的发展，工业制作越来越集成化，智能化精细化，大型精密仪器设备的数量正不断增长且扮演着越来越重要的角色。监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统，一套优秀的监控系统可以实时动态地汇报被监测点的情况，及时发现问题并进行处理，完整的备份资料可以随时进行分析调查。大型精密仪器因其功能强大，设计精密，成本昂贵，为保证其稳定运行，充分发挥作用，减少经济财产的直接损失，对其的监控系统的开发和设计十分必要且意义重大。 近些年随着制造业的蓬勃发展，我国己逐渐成为制造业大国，各类制造业工厂拥有大量工业设备，这些设备越来越大型化，功能越来越多，结构越来越复杂，自动化程度越来越高。如果设备发生故障，不仅会造成巨大的经济损失，而且可能危及人身安全，产生重大的社会影响。另外这些大型工业设备需要大量人员进行操作以及维修维护等工作，近几年随着人力成本的不断增加以及劳动力短缺致使产品成本不断攀高，如何减少设备操作人员，降低劳动强度，提高效率，降低成本成为企业的头等大事。因此，企业对设备的安全、稳定、长周期、满负荷运行的要求也越来越迫切，希望能及时了解设备运行状态、预防故障、杜绝事故、延长设备运行周期、缩短维修时间、减少操作人员最大限度地发挥设备的生产潜力。同时管理者需要实时掌握这些设备的工作状态，根据设备状态及时调整产能和生产计划，可见如何有效地对设备进行状态监测直接关系到企业的生产效率和经济效益。因此对这些大型设备运行状态进行监测变得尤为重要。 但随着各种消费类电子厂品的广受欢迎也带来了电子制造业的高速发展，生产设备变得越来越多且越来越复杂，高噪音、高温、高压。在这些恶劣环境中生产作业的大型设备不适合人长期靠近，而工业生产需要实时掌握各个生产环节设备运行状态的变化，以便及时釆取应对措施，为了及时了解这些大型工业设备的运行状态，必须对其运行状态进行监测和控制通过对设备状态的监控，有利于延长设备的安全运行时间，进而保证生产的稳定以及产品质量的可靠，同时节省设备运行成本增加企业经济效益。另外通过对设备状态的监控，管理者无须亲临现场便可以了解现场设备的运行状态及各种生产信息。通过这些信息相关人员可以方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以保证设备的正常运行，从而减少值守人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效、高度自动化的目的。采用工业设备状态监控系统可监控设备的实时产能、故障、缺料、待机等多种状态。通过各种通信技术将设备的各种状态上传到管理中心，管理者可以根据设备状态和生产计划来调配设备产能，合理安排生产计划进而大大提高生产效率降低生产成本，从而大大提高企业的经济效益，增强了企业核心竞争力。

国内外研究现状

国内外对大型精密仪器监控系统的研究已日趋成熟。大型精密仪器监控系统本质上来说是监控系统的一种。监控系统原型零散，随着通信、计算机、自动化技术的发展，带动了监控技术发展与应用，发展非常迅速，逐渐演变成集中监控系统。近年信息的交换传输、嵌入式技术、电源集成等先进和现代化技术设备为集中监控系统、远程管理、设备网络化的建立和应用又打下了基础。可以说前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化、管理智能化是现代监控系统的发展方向。而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础。所以，监控系统发展的最大特点是数字化、网络化、智能化，具有这些特点的监控系统可以称为现代监控系统。 最初的大型精密仪器设备监控只能釆用各类模拟仪表对某个设备的个别状态进行单独监控，这种方式是工业设备监控的雏形，无法做到对所有设备的状态进行集中监控。随着通信技术的发展，分布式集中监控系统开始普及，采用这种方式的设备状态监测系统一般都采用有线传输模式，这种方式也有很大的局限性。在有些场合下，现场条件恶劣，传感器布线不便或者布线成本过高，都会限制系统的使用，而监测仪器中，特别是传感器端，电缆的故障或破损也会影响仪器的正常使用，增加了对维护工作的要求。所以这种方式不仅技术落后、成本高、不易维护，而且数据传输过程中的干扰大容易造成数据丢失。近年来随着嵌入式技术、物联网技术的发展以及无线传感网络技术的成熟，目前国际和国内采用无线数据采集的方式对工业设备状态进行监控得到了广泛应用，无线传输数据的方式无需布线，组网方便，大大降低成本，同时减少了数据传输中的干扰，从而提髙了传输的可靠性。采用无线设备监控系统大大提髙了设备监控的水平，降低监控成本起着不可替代的重要作用。目前，国内很多工业设备状态监控产品下位机釆用工业控制计算机加釆集板卡的方式采集数据，目前常用的通过数据采集板卡釆集的方法存在着以下缺点：安装麻烦，易受机箱内环境的干扰而导致釆集数据的失真，容易受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，可扩展性差。这种设计体积较大、成本髙、兼容性差、维修难度大。几年随着嵌入式的应用越来越广泛，基于嵌入式平台的工业设备状态监控系统已经成为发展的主流和重要的研究方向。嵌入式系统具有功耗低、体积小、集成度高等特点，有利于整个系统的小型化。近几年随着嵌入式技术的发展，目前己成为工业控制和消费类产品的共同发展方向。随着市场对嵌入式应用技术和产品的需求不断增长，以及半导体技术和系统设计方法的不断进步，嵌入式系统技术应用范围越来越广阔，在工业控制、交通管理、信息家电、智能监控、环境检测及机器人等领域都有广泛的应用。

2. 研究的基本内容

本课题基于当前比较前沿的嵌入式技术和无线通信技术，结合大型紧密一起的需求，设计大型精密仪器的上位机监控系统，以microsoft visual studio为编译环境，调用微软基础类库MFC，设计上位机界面，通过无线蓝牙模块与下位机(STM32)建立通信，实时接收下位机传送过来的信息，并进行存储。主要实现上位机界面的设计，上位机通信mfc socket编程，以及上位机的网络编程。上位机监控系统包含对设备的温度、噪声、设备工作时的电压、电流等相关参数的实时显示以及经下位机处理后的视频监控画面的显示。并给定各个参数的范围，确保各参数值其在设备允许的波动范围内。当某项数值超过该范围时，上位机发送报警信号，以确保设备的正常工作。此外，各项参数的数据进行存储，方便管理人员查阅设备近期的工作状态。上位机界面友好，操作方便。另外还搭建了远程视频显示系统。该系统具有可扩展性强、抗干扰性好、成本低等特点，可以满足不同企业的各种需求。解决了管理者无法实时监控设备运行状态的问题，直观，方便 快捷。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

于2017年1月接到课题，鉴于该毕业设计所涉及的知识较为陌生，计划在2017年1月到3月底，阅读相关文献和期刊，对上位机监控系统的设计做一定的了解。并学习相关的上位机设计和mfc编程，磨刀不误砍柴工。计划在2017年4月。完成上位机的设计和编程。首先是对上位机MFC界面设计和规划。接着是对相关控件的配置，确定上位机与下位机之间的通讯协议，对上位机的网络编程，确保连接稳定可靠，数据收发正常。预计4月底，可完成该监控系统的相关工作。论文的相关工作会和之前相关工作同步进行。预计五月上旬可基本完成相关任务。

4. 参考文献

[1].《mfc windows程序设计》第二版.[m].清华大学出版社 2007.

[2].高慧芳。单片机原理及系统设计[m]。杭州：杭州电子科技大学。2008：124-174.