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　　摘要：介绍了一个智能物联网在纺织行业的应用方案。利用智能物联网和云数据技术，使多种岗位的工作人员能在计算机上完成大部分工作；利用网络把相应数据传输到纺织机器，并通过软件系统对机器实时运行状态进行监控管理等，从而飞跃式地提高工作效率，降低人工成本，实现纺织行业的产业升级。

　　关键词：智慧车间；物联网；云数据；产业升级

　　引言

　　中国是纺织品生产和出口的大国，纺织行业经过多年的发展，已具备世界上最完整的产业链和较高的加工配套水平，但同时纺织行业仍是一个劳动密集程度高和对外依存度较大的产业。近些年，随着国际市场的需求萎缩，国内生产成本不断提高，以及国际同业竞争加剧，我国纺织企业感受到前所未有的压力和挑战。在这种形势下，众多纺织企业陷入了生产经营困难的窘境，有些企业已处于停产、半停产状态，甚至倒闭。因此，自主创新、节约成本，实现产业升级，才是纺织企业走出困境的良方[1]。

　　1行业现状与解决方案

　　1.1行业现状

　　当前，大多数纺织企业内的机器设备，包括棉袜机、丝袜机、内衣机、大小圆机等，其工作模式主要是单机模式，生产车间智能化程度很低，在生产管理过程中需要大量人力资源的参与。

　　下面以内衣机车间的生产流程为例来说明。

　　当纺织企业接到订单后，车间主任安排生产计划，由人工配置好各类资源（包括机器、人员、原材料等），并排定生产任务和日期。接下来，由打样师傅制作花型文件，并输入到工作机器里，同时挡车工领料并进行生产活动。在生产过程中，挡车工要24小时不间断地在现场监视机器运行状况，处理生产中可能的异常情况，同时质检员要检查产品质量，车间管理员要统计各种生产数据等。

　　在人力大量参与的生产活动中，由于人员的素质参差不齐、人力容易疲劳等特点，容易造成生产效率低下；同时，随着人力成本不断提高，导致了生产成本居高不下。纺织企业普遍希望能够提供一种解决方案，既能提高生产效率，又能减少生产人员。

　　1.2解决方案

　　为了解决上述问题，我们提出智慧车间的概念。系统利用智能物联网和云数据技术，通过计算机与纺织机器联网，使得多种岗位的工作人员能在计算机上完成大部分工作，并利用网络把相应数据传输到纺织机器，同时通过软件系统对机器实时运行状态进行监控管理等[2]。

　　下面仍以内衣机车间的生产流程为例来说明智慧车间的解决方案。

　　通过本系统，车间主任在安排生产计划时，先对纺织机器进行分组管理，并对分组机器的生产任务进行排班；打样师傅编好花型后，通过网络把花型文件发送给相应的纺织机器；机修人员在监控室对所有纺织机器的实时运行状态进行集中监视，并根据机器报警信息及时处理各种异常情况；挡车工主要在监控室监视机器生产活动，偶尔巡查机器运行情况，并处理编织异常、整理织物等；质检员在检查织物质量时就同步录入织物质量和生产数据；最后，系统自动统计并生成生产管理员所需的各种机器生产数据和报表。

　　同时，本系统还提供接口，实现与车间物流系统、企业ERP管理系统等对接。

　　2系统总体设计

　　该系统网络采用基于TCP/IP协议或UDP协议的C/S架构[3]，应用分级控制结构，范围包括：纺织设备制造厂家（机械厂）和纺织设备应用厂家（纺织厂）。其中，纺织厂内网络分三级：厂级网络，主干控制网络和设备组控制网络，分别布置在总厂、厂区和车间。纺织厂内监视器、管理PC及内衣机、袜机、圆机等设备作为客户端，连接到服务器和数据库；机械厂服务器通过Internet广域网连接到纺织厂服务器[4]；质检设备通过Modbus协议与纺织设备控制系统连接[5]。

　　该系统包含两大子系统：智慧车间子系统和云数据业务子系统。其中，智慧车间子系统通过网络对纺织厂内的内衣机、袜机、大小圆机等机器进行监控和管理，实现系统管理、用户管理、设备管理、文件管理、生产管理、报警管理和查询统计等功能；云数据业务子系统通过网络收集纺织厂家相关数据，并为机械厂提供远程数据分析、远程业务操作、分期付款管理和远程维护等功能。该系统网络架构如图1所示。

　　3系统的详细设计与实现

　　3.1智慧车间子系统

　　3.1.1系统管理

　　提供系统管理和参数设置等功能。

　　服务器管理：启动或关闭服务器模块和看门狗，连接数据库，确保服务器正常运行。

　　参数设置：设置服务器IP、端口号，花型文件目录等系统参数。1[2]存入我的阅览室

　　界面设置：设置软件界面风格。

　　语言设置：设置软件语言种类（支持中英文）。

　　以上参数数据保存在本机注册表或数据库中。

　　3.1.2用户管理

　　提供用户权限设置功能。

　　权限设置：把权限分为菜单权限和机器管理权限。其中菜单权限指对该菜单项是否可操作；机器管理权限针对机器群组级别，即可以对包含在该群组内的所有机器进行操作。每个用户可以分配多种角色，每个角色可以分配多种权限，即通过“用户——角色——权限”的多对多对应关系，来最终确定用户的权限。

　　用户设置：设置和查询用户相关的信息。

　　密码设置：设置用户的登录密码。

　　用户在客户端输入用户名和密码，服务器校验密码正确性，并返回结果，包括详细的用户信息和角色信息。客户端依据用户角色，分别显示对应的菜单项和部门信息。每个用户的权限是用户的所有角色的权限集合。

　　3.1.3设备管理

　　提供设备管理功能。设置机器信息有两种方式。

　　⑴用户在客户端输入IP地址范围，系统自动搜索IP符合条件的机器并判断网络是否有效，如果有效，则系统自动增加一条机器信息。

　　⑵机器开机时，自动向服务器发送注册消息，服务器登记该设备信息，该信息只需要注册一次。

　　用户设置工作组和机器信息后，通过“工作组——机型”的多对多对应关系来确定机器管理权限。

　　机器开关机或开停机时，向服务器发送状态登记消息，系统自动记录机器状态。同时，服务器向所有客户端发送机器状态消息，更新客户端中相应机器的状态（如：离线为灰色；运转为绿色；停止为黄色等）。

　　服务器每隔一段时间自动检查所有机器的网络状态，并修改相应机器的在线状态。

　　用户在客户端选中机器，打开实时监控界面，可以查看机器运行状况的数据。用户在客户端发送机器状态查询指令，机器把当前运行状态的数据返回给客户端，并每隔一段时间自动更新一次。当多个客户端查询同一台机器的实时运行状态，机器只需要把数据发送给服务器，由服务器分发给所有客户端。

　　用户在客户端通过服务器可向机器发送操作命令。在机器进入受控状态后，用户可以通过模拟键盘远程操控机器（如运行，停止，加油，灯控制等操作）。