引 言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其包括兩層含義 ：第一，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)基礎上的延伸和擴展，其核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)；第二，其用戶端擴展到了任何物品與物品之間，使其可以進行信息交換和通訊 [1]。IoT 通過無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSNs）、智能數(shù)字采集器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進行數(shù)據(jù)采集和通訊， 以實現(xiàn)物與物、物與人之間的智能作用。

目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用越來越廣泛，已經(jīng)融入了農(nóng)業(yè)、智能家居、建筑能耗、工業(yè)自動化等領域。如文獻 [2] 提出了運用物聯(lián)網(wǎng)解決“三農(nóng)”問題是一個很好的發(fā)展機遇，通過實時采集和處理農(nóng)業(yè)現(xiàn)場、養(yǎng)殖業(yè)及響應病蟲害的各種信息，從而進行科學預測，幫助農(nóng)民減災、抗災，進行科學種植，進而提高農(nóng)業(yè)的綜合效益 ；文獻 [3] 提出了環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的概念， 并通過多個城市目前環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺的分析，證實了物聯(lián)網(wǎng)在污染防治、生態(tài)保護等環(huán)境領域確實發(fā)揮著巨大作用； 文獻 [4] 進行了物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居領域的試驗，通過布置在房間的多種無線傳感器感知居室不同部分的微觀變化，從而對家庭環(huán)境進行自動控制，提供智慧、舒適的居住環(huán)境。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術在陶瓷行業(yè)中的應用研究

中國是世界陶瓷產(chǎn)量最大的國家，也是陶瓷出口量最大的國家 [5]，但是陶瓷行業(yè)的發(fā)展始終沒有擺脫粗放型、信息化水平較落后的發(fā)展模式，處于高能耗、高消耗、高污染、低效益的“三高一低”的發(fā)展狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術在陶瓷行業(yè)中的應用將帶動整個陶瓷行業(yè)向節(jié)約化、精細化、自動化轉型， 進一步推進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排、低碳環(huán)保工作，實現(xiàn)陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)陶瓷領域的運用包括窯爐耗電量的監(jiān)測、窯爐溫度的監(jiān)測、窯爐轉速的監(jiān)測以及窯爐余熱回收的監(jiān)測等，并對每一批窯爐的產(chǎn)品質量、采集的數(shù)據(jù)進行對比，分析并得出最理想的數(shù)據(jù)，從而進行科學預測，幫助傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)減少能耗、降低成本，使陶瓷行業(yè)保持穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。

2 基于ZigBee無線網(wǎng)絡構建的陶瓷行業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)整體架構

基于ZigBee無線網(wǎng)絡構建的陶瓷行業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要由分布式實時數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理層和數(shù)據(jù)展示層三部分組成?；赯igBee無線網(wǎng)絡構建的陶瓷行業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)圖如圖1所示。智能數(shù)據(jù)采集表組成的傳感網(wǎng)絡布置在陶瓷生產(chǎn)線的各個待測位置，用于采集現(xiàn)場能源設備的過程參數(shù)， 如窯爐的溫度、轉速，供電網(wǎng)絡的電壓、電流、功率等參數(shù)。各表采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由ZigBee 無線傳輸模塊通過Modbus- RTU通訊協(xié)議上傳到數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關（Gateway），網(wǎng)關通過協(xié)議解碼和數(shù)據(jù)的預處理之后，再通過 TCP/IP協(xié)議上傳至遠程服務器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、處理和展示。

2.2 分布式實時數(shù)據(jù)采集層

由于在陶瓷生產(chǎn)線需要測量的參數(shù)不同，如供電網(wǎng)電壓、總功率、窯爐的溫度、窯爐的轉速等。雖然參數(shù)不同，但是智能數(shù)據(jù)采集表都具有統(tǒng)一的RS 485 通訊接口，內嵌標準的Modbus-RTU 通訊協(xié)議，這樣就可以采用相同協(xié)議的通訊網(wǎng)關， 網(wǎng)關將對不同的參數(shù)進行預處理，然后上傳到服務器。

2.3 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡管理層

數(shù)據(jù)管理層是支撐整個系統(tǒng)的重要部分，管理層負責將網(wǎng)關傳送上來的數(shù)據(jù)進行分類、匯總、分析和存儲。網(wǎng)關傳送上來的數(shù)據(jù)包經(jīng)過解析之后，采用后臺處理的方式對數(shù)據(jù)進行分解和存儲。同樣，對數(shù)據(jù)按照指標計算模型進行計算分析也采用后臺處理方式，這樣做的好處是既不影響上傳數(shù)據(jù)的傳送速度，也不會影響前臺的查詢速度。

2.4 數(shù)據(jù)展示層

數(shù)據(jù)展示層是將后臺按照一定計算、統(tǒng)計模型整理好的數(shù)據(jù)在用戶端展示?？梢愿鶕?jù)不同用戶的不同需求，展示不同的數(shù)據(jù)模型，如柱狀圖、扇形圖、折線圖等。用戶只需通過個人電腦或手機瀏覽器輸入用戶名和密碼就可以隨時隨地查看生產(chǎn)線的實時耗能狀況、耗能高峰期以及產(chǎn)能比等。

3 陶瓷物聯(lián)網(wǎng)應用未來的發(fā)展戰(zhàn)略

加速促進物聯(lián)網(wǎng)在陶瓷行業(yè)領域的應用，必須遵循“自主創(chuàng)新、集成應用、節(jié)能減排”的發(fā)展模式。一是要緊緊圍繞提高陶瓷行業(yè)的效益，重點突破傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)“高能耗、高消耗、高污染”的發(fā)展狀態(tài)，構建適用于推廣應用的重大創(chuàng)新技術 ；二是要培育一批陶瓷行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關的新興發(fā)展產(chǎn)業(yè)， 在提供關鍵技術支撐的同時加快轉變陶瓷行業(yè)發(fā)展模式，提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)率，節(jié)能減排，增強我國陶瓷行業(yè)在國際的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

4 結 語

本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術，重點講述了一套基于 ZigBee 無線網(wǎng)絡構建的陶瓷行業(yè)的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在陶瓷行業(yè)的應用說明了物聯(lián)網(wǎng)技術對于改變傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)的發(fā)展狀態(tài)是可行的。因此在不久的將來，陶瓷行業(yè)要利用好物聯(lián)網(wǎng)技術，著眼物聯(lián)網(wǎng)在陶瓷行業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，使陶瓷行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。