遠程監控終端是遠端設備采集運行參數的關鍵器件，直接與設備進行數據的交互。隨著遠程監控技術的成熟和設備信息化、智能化的發展要求，開發適用于工業設備的遠程監控終端來對設備進行數據交互、定位與傳感具有重要意義�；�于礦山和工程機械設備的遠程監控終端應支持多種通信接口、兼容設備各類控制器協議，終端可智能切換工作模式，支持遠程固件升級、數據保存等各種功能，具有較好防拆性，可靠性高，功耗低。終端還可與對應信息系統結合后實時對設備動態信息進行監控和分析，進一步支撐設備的產、儲、銷和售后服務管理。

隨著智能和信息化的發展，遠程監視技術越來越成熟，在醫療、城市服務等眾多行業體系中得到廣泛應用，但在工業領域仍處于發展的過程1。為了遠程收集和監控工業設備數據，我們依靠礦山和工程機械設備，開發設計了遠程監控終端，為兩個專業設備的遠程監控提供服務，實現了礦山、工程機械設備的定位、傳感和通信。該終端不僅可以采集壓力、溫度、速度、負荷、警報信息、電參數、GPS位置等設備的重要數據，還可以根據采集的數據遠程診斷和運輸礦山和工程機械設備，考慮到這兩個專業設備的地區分布廣泛、安全性要求高等特點，可以進一步推進起重機、軋鋼等其他行業，為工業設備的遠程監視提供可靠的服務。

1遠程監控終端設計

遠程監控終端設計，首先要考慮的是根據終端解決的采集、監控、診斷、服務等問題，規劃設計其主要硬件、工作模式、數據協議和軟件功能。因此，我們不僅要根據工程機械和礦山專業的需求特點設計終端的主要硬件結構模塊，還要設計終端的工作模式，以適應終端的各種使用狀態，在上述硬件和工作模式的基礎上，為礦山和工程機械專業分別規劃設計數據傳輸協議，實現數據的穩定傳輸，最后通過精煉高效的軟件代碼，實現硬件的工作模式驅動和基于數據通信協議的遠程監控和數據采集。

１．１硬件結構模塊設計

通過對礦山和工程機械專業的需求分析，確定了終端的基本功能結構，設計了包含電源模塊、通信模塊、定位模塊、信號檢測模塊、主ＣＰＵ模塊、ＣＡＮ通信模塊、調試模塊、充電模塊和輔助ＣＰＵ模塊等九個硬件模塊。電源模塊用于終端進行過壓保護、欠壓保護和ＰＩＣ及ＡＲＭ的斷電保護，為終端的供電安全提供支持。通信接口模塊通過標準串行通信協議RS232和RS585等傳輸和接收數據，實現終端和設備的數據傳輸。定位模塊用于設備定位，及時收集和反饋設備位置數據，為機械設備的管理和使用提供位置支持。信號檢測模塊用于收集少量外部開關量和模擬量的數據。

主CPU模塊提供終端所需的數據讀寫、定位、SD卡、總線傳輸等各種服務的控制功能，其內部寫入工作模式程序、數據收集程序、通信程序等程序代碼功能，實現終端的數據收集CAN通信模塊用于有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。調試接口模塊用于對終端進行故障診斷和遠程調試升級，也可在近端連接調試模塊對終端進行現場調試。充電模塊用于車載電源停電后維持終端休眠所需的電量，主要用于終端休眠工作模式。輔助CPU模塊等功能模塊用于主CPU休眠后監控主機，保證終端的基本時鐘功能、專用ID、核心數據等信息不受影響。遠程監控終端的硬件結構模塊如圖1所示。

1.2工作模式設計

確定終端硬件構成后，必須合理規劃和設計終端工作模式。無論是礦山設備還是工程機械設備，都會出現正常運行、檢修、停機等多種狀態，所以我們規劃設計了基準工作模式和休眠工作模式用于終端工作過程。在正常運行過程中，設備正常運行，需要終端繼續在線提供數據采集和傳輸服務。因為我們計劃設計終端的標準工作模式。標準工作模式主要用于數據采集和服務，設備使用頻率高，設備通電激活，是終端最常用的工作模式。設備處于檢查和停止狀態時，設備處于無效數據的狀態。此時，設計休眠模式，在設備無工作時監視終端設備，在終端允許休眠的情況下，判斷達到休眠條件后，自動關閉GPS模塊等非必要的電氣設備，切斷通信網絡的鏈接，進入休眠狀態時，只傳輸設備的位置和故障等重要信息。

1.3通信數據協定設計

硬件設計和工作模式設計完成后，與工程機械專業技術人員交流探討，研究傳輸數據協定，實現PLC等設備控制器數據的正確收集�；�于礦山機械設備的數據結構，基于TCP協議的數據傳輸決定采用請求-回答模式2，遠端向終端發送如圖2所示的數據表請求，終端包裝和加密收集的PLC數據。終端收集包括功能代碼、文件長度、文件編號、設備ID、數據類型、數據長度、變量表數據等信息的數據框架，進行終端與平臺之間的數據交互。基于工程機械的數據結構，確定了基于CAN總線的設備與終端之間的傳輸協議，以設備的機構為基礎進行數據包分類，8B俞te為數據包，一個機構包括一些包數據，包不僅包括設備所需的傳輸數據，還包括數據框架類別和數據框架編號等內容�；�于工程機械設備規劃的數據協議如圖3所示。

1.4軟件設計

完成硬件結構、工作模式和傳輸協議的計劃和設計后，我們進入了最重要的程序實現部分，程序不僅要驅動基礎硬件，還要根據設備的工作狀況和系統命令決定終端的工作模式根據礦山和工程機械設備的高速采集和定位等需求特點，ＣＰＵ選用了嵌入式ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３系列微處理器ＬＰＣ１７７８，它具備集成度高、結構簡單、內核精巧、功耗低、多寄存器和流水線處理等特點。采用支持Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３／Ｍ１／Ｍ０等內核處理器的具備內核初始化、任務處理、時間處理、任務同步與通信、ＣＰＵ移植等５個核心任務功能的μＣＯＳ－Ⅱ操作系統進行程序的開發。在μＣＯＳ－Ⅱ操作系統下開發的主函數主要進行了系統硬件的初始化、操作系統初始化、初始任務的創建以及多任務處理的開啟。在封裝的功能模塊代碼中編寫通信、定位、數據包處理、數據協議等功能，主程序開啟多任務處理模式后，根據需要進行任務調度，實現終端遠程采集、通信、監控等。遠程監控終端軟件流程如圖4所示。

2終端應用

2.1終端產品

通過上述計劃設計、硬件開發、功能程序制作、反復測試、BUG修改等，設計了如圖5所示的終端。這個終端可以在工程機械、礦山機械的專業設備上設置使用，進行工程車輛和礦山設備的數據收集和監視。

2.2終端的基本功能

開發設計的終端具有以下基本功能:(1)數據交互功能:收集設備的工作數據、經過度、緯度、海拔高度、速度、方向角、GPS時間監視GPS天線故障、定位狀態的服務器發行控制、修改、轉發等指令，指定時間報告和遠程參數的查詢和設定等3(2)人機交互功能:用紅、黃、藍、綠、白五種顏色指示燈表示設備的供電、定位、通信、SD卡、調整等狀態。(3)安全保護功能:保障終端在兩個專業設備中正常運行的壓力警報、脫機警報、通信異常警報、SIM卡拔出警報、主電源切斷警報等。

(4)對特定時間和特定數據的查詢、跟蹤、支持指定數據的上傳和檢索等歷史數據跟蹤功能:該功能通過外部32GB存儲卡和程序中對應的相關功能模塊實現大容量數據的存儲，為用戶和工程師的查詢故障和統計數據提供支持和服務4數據遵循自動壟斷和先進先出的原則，其數據收集和更新時間最快達到20ms。(5)支持CAN總線協議、TCP/IP協議、西門子、三菱、歐姆龍、AB等主流工業控制PLC的數據協議通信功能，容易普及其他各種設備的遠程監視。

2.3終端的應用

開發的終端已在多臺工程機械和礦山設備上安裝使用。實際應用表明，這個終端不僅實現了設備的遠程監控，還配合了專業的數據云平臺，實現了數據的分類、存儲和分析，提高了設備的管理和運行水平，實現了遠程技術指導、遠程技術售后服務，節約了時間，節約了成本，提高了設備用戶的滿意度。終端現場設備的安裝使用情況如圖6所示。

3結語

本文闡述了基于礦山和工程機械設備的遠程監視終端的計劃和設計過程，通過為工業設備訪問遠程監視終端進行工業設備的遠程數據收集和通信，不僅可以幫助用戶和設備制造商實時了解設備狀態，還可以提高設備制造商的售后服務質量，產生增值服務，為工業設備的信息化和智能化增加翅膀。