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基于 ＯｎｅＮＥＴ 的 ＺＨ 型强磁选机水压监测系统设计 ① 付亦文， 辛业薇， 白利宾， 洪润江 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 基于中移 ＯｎｅＮＥＴ 云平台设计 ＺＨ 强磁选机冲洗水水压监测系统，运用扩散硅压力变送器 ＳＩＮ-Ｐ３００ 进行液压测量，利用模 拟采集模块 ＤＡＱＭ４２０６ 采集液压信号。 数据以 ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 协议通过 ＲＳ４８５ 接口传输到物联网网关 ４Ｇ ＤＴＵ（ＴＡＳ-Ｌ１５）模块上，通 过 ４Ｇ ＤＴＵ 的 ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ／ ＲＴＵ 转换功能，将数据以 ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ 协议通过 ＲＳ４８５ 串口转 ４Ｇ 传输到中移 ＯｎｅＮＥＴ 云平台。 利用中 移 ＯｎｅＮＥＴ 平台的多协议接入功能和数据可视化 ｖｉｅｗ 功能，实现了 ＺＨ 强磁选机冲洗水流量监测系统设计。 运行结果表明，可以实 现系统实时监控与实时水压曲线显示，实现数据存储和历史数据查询功能，实现设备上云。 关键词 设备上云； ＯｎｅＮＥＴ； 云平台； ４Ｇ ＤＴＵ； ＺＨ 强磁选机； 冲洗水压力 中图分类号 ＴＤ９２４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３-６０９９．２０２０．０２．０１５ 文章编号 ０２５３-６０９９（２０２０）０２-００６７-０３ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＺＨ-Ｔｙｐｅ Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯｎｅＮＥＴ ＦＵ Ｙｉ-ｗｅｎ， ＸＩＮ Ｙｅ-ｗｅｉ， ＢＡＩ Ｌｉ-ｂｉｎ， ＨＯＮＧ Ｒｕｎ-ｊｉａｎｇ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯｎｅＮＥＴ， Ｃｈｉｎａ Ｍｏｂｉｌｅ′ｓ ｃｌｏｕｄ-ｂａｓｅｄ ｏｐｅｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ， ａ ｗａｓｈ-ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ＺＨ-ｔｙｐｅ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒ （ＨＩＭＳ）． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ， ＳＩＮ-Ｐ３００， ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ， ａｎｄ ＤＡＱＭ４２０６ ｍｏｄｕｌｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ． Ｔｈｅ ｄａｔａ ｉｓ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｔｏ ４Ｇ ＤＴＵ （ＴＡＳ-Ｌ１５） ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ （ＩＯＴ） ｇａｔｅｗａｙ ｂｙ Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ＲＳ４８５ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ， ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＯｎｅＮＥＴ ｃｌｏｕｄ-ｂａｓｅｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂｙ Ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ＲＳ４８５ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ｕｓｉｎｇ Ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ／ ＲＴＵ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ４Ｇ ＤＴＵ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ-ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＯｎｅＮＥＴ， ａ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｓｈ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ＺＨ ＨＩＭＳ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｉａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｔｕａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ-ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ ｒｅａｌ-ｔｉｍｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｕｒｖｅ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｄａｔａ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ， ｔｈｕｓ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｃｌｏｕｄ-ｅｎａｂｌｅｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｌｏｕｄ-ｅｎａｂｌｅｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ； ＯｎｅＮＥＴ； ｃｌｏｕｄ-ｐｌａｔｆｏｒｍ； ４Ｇ ＤＴＵ； ＺＨ-ｔｙｐｅ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒ； ｗａｓｈ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＺＨ 强磁选机历经多年迭代升级，目前已在金属矿 磁选和非金属矿除杂领域广泛应用。 它具有分选指标 好、不易堵塞、设备占用空间小、耗电量低、容易操作等 特点［１］。 但是随着工业物联网的蓬勃发展，要求对设 备运行的关键数据进行实时采集、监控和存储。 本文 利用中移 ＯｎｅＮＥＴ 云平台来设计 ＺＨ 强磁选机监测系 统，以 ＺＨ 强磁选机冲洗水压力为例，设计设备数据的 采集和上传云端进行存储与显示的方案，实现设备 上云。 １ 冲洗水压监测系统的硬件结构设计 ＺＨ 强磁选机冲洗水压监测系统的设计结构如 图 １ 所示。 图 １ ＺＨ 强磁选机冲洗水压监测系统硬件设计结构图 ①收稿日期 ２０１９-１２-１９ 作者简介 付亦文（１９９５-），男，江西抚州人，硕士研究生，主要研究方向为选矿设备自动化。 第 ４０ 卷第 ２ 期 ２０２０ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №２ Ａｐｒｉｌ ２０２０ ChaoXing 设计目的是为了实现 ＺＨ 强磁选机冲洗水压数据 能实时上传至中移 ＯｎｅＮＥＴ 云端进行存储与显示。 主 要采用压力变送器进行液压测量，利用模拟采集模块 采集液压信号。 数据以 ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 协议通过 ＲＳ４８５ 接口传输到物联网网关 ４Ｇ ＤＴＵ 模块上，通过 ４Ｇ ＤＴＵ 的 ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ／ ＲＴＵ 转换功能，将数据以 ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ 协议通过 ＲＳ４８５ 串口转 ４Ｇ 传输到中移 ＯｎｅＮＥＴ 云 平台。 ２ 监控系统的硬件选型 通过阅读相关文献和选型应当遵守的规制，结合 本次基于中移 ＯｎｅＮＥＴ 监测系统的设计要求，最终选 用扩 散 硅 压 力 变 送 器 ＳＩＮ-Ｐ３００、 模 拟 采 集 模 块 ＤＡＱＭ４２０６、物联网网关 ４Ｇ ＤＴＵ（ＴＡＳ-Ｌ１５） 模块等 硬件。 ２．１ 压力变送器选型 扩散硅压力变送器具有工作可靠、性能稳定、安装 使用方便、体积小、质量轻、性能价格比高等特点，能在 各种正负压力测量中得到广泛应用。 采用进口扩散硅 或芯体作为压力检测元件，传感器信号经高性能电子 放大器转换成 ０～１０ ｍＡ 或 ４～２０ ｍＡ 统一输出信号。 ２．２ 模拟采集模块选型 模拟采集模块具有性能稳定、精度高、抗干扰能力 强体积小、质量轻、性能价格比高等特点，能在各种采 集 ４～２０ ｍＡ 电流信号中得到广泛应用。 ２．３ ４Ｇ ＤＴＵ 物联网网关选型 ＴＡＳ-Ｌ１５ 是 ２０１８ 年推出的 ４Ｇ 产品。 软件功能完 善，覆盖绝大多数常规应用场景，支持 ２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ 移 动、联通手机卡及物流网卡，具有 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ 转 ＴＣＰ，ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＭＱＴＴ 连接，自定义注册包、心跳包等 功能。 通过 ＡＴ 指令进行设置，即可使用本产品实现 串口到网络的双向数据透明传输。 ３ 冲洗水压监测系统的软件设计 ３．１ 水压监测系统产品的创立 将设备数据接入 ＯｎｅＮＥＴ 云端，第一步，创建产 品，选择 ＴＣＰ 透传，如图 ２ 所示。 第二步，需要创建设备、记录设备 ＩＤ 等信息，为注 册包设置打下基础，如图 ３ 所示。 第三步，上传 Ｌｕａ 脚本，通过页面上传解析脚本到 产品［２］。 这样就为 ＺＨ 强磁选机冲洗水压数据上传 ＯｎｅＮＥＴ 云平台打下基础。 ３．２ ＴＣＰ 透传脚本编写 ＴＣＰ透传使用Ｌｕａ脚本。它是一个小巧的脚本 图 ２ 创建产品 图 ３ 创建设备 ＩＤ 等信息 语言，其设计目的是为了通过灵活嵌入应用程序中从 而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。 在 ＴＣＰ 透传中，脚本的作用是用于解析从设备上传的数据，从 平台给设备下发命令，经数据脚本解析后，通过设备上 传的数据能够在平台展示；并可以被统计、分析。 监测 系统对 ＤＴＵ 上传的 ｍｏｄｂｕｓ ＴＣＰ 响应报文进行解析， 将冲洗水压数据在平台上显示。 脚本具体编程见图 ４。 ８６矿 冶 工 程第 ４０ 卷 ChaoXing 图 ４ 脚本编程 ３．３ ＡＴ 指令 ＡＴ 指令集是从终端设备（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， ＴＥ）或数据终端设备（Ｄａｔａ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＤＴＥ） 向终端适配器（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ａｄａｐｔｅｒ，ＴＡ）或数据电路终端 设备 ＡＴ（Ｄａｔａ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＤＣＥ）发送 的，通过 ＴＡ，ＴＥ 发送 ＡＴ 指令来控制移动台（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ，ＭＳ）的功能，与 ＧＳＭ 网络业务进行交互。 用户 可以通过 ＡＴ 指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、 传真等方面的控制［３］。 本系统设计主要使用 ＡＴ 指令，实现 ４Ｇ ＤＴＵ （ＴＡＳ-Ｌ１５）与中移 ＯｎｅＮＥＴ 物联网云平台双向数据透 明传输。 ３．４ ＯｎｅＮＥＴ ｖｉｅｗ 可视化屏幕建立 ＯｎｅＮＥＴ ｖｉｅｗ 是中国移动 ＯｎｅＮＥＴ 云平台设置的 可视化平台，其具有快速、灵活搭建专业水准的物联网 可视化大屏应用，无缝对接海量数据，完美适配多分辨 率大屏，提供丰富的物联网行业定制模版和行业组件， 能应对智能家居、智慧城市、水利水电、智慧医疗等数 据可视化需求［４］。 本文利用此功能完成对上传数据进行可视化操 作，首先利用保存在 ＯｎｅＮＥＴ 平台的数据通过格式转 换成现实水压，将其与时间等数据一起建立数据集，如 表 １ 所示。 通过项目列表功能，实现 ＺＨ 强磁选机冲 洗水可视化，如图 ５ 所示。 表 １ ＺＨ 强磁选机冲洗水水压监测数据集 创建时间产品 ＩＤ设备 ＩＤ水压压力／ ＭＰａ ２０１９-１２-１９ ０９１５１２２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ ２３１ ４５ ２０１９-１２-１９ ０９１５１４２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ ２３１ ４５ ２０１９-１２-１９ ０９１５１６ ２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ １０９ ３８ ２０１９-１２-１９ ０９１５１８２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ ２３１ ４５ ２０１９-１２-１９ ０９１５２０２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ ２３１ ４５ ２０１９-１２-１９ ０９１５２２ ２９５４４９５７００５０４０７０．１６２ １０９ ３８ 图 ５ ＺＨ 强磁选机冲洗水压监测大屏幕 ４ 结 语 以中国移动 ＯｎｅＮＥＴ 物联网云为基础，确定了实 现 ＺＨ 强磁选机冲洗水压力数据上传云端的硬件设计 方案，按照 ＯｎｅＮＥＴ 设备上传云端的要求，选择合适的 透传方式，编写合适的登入 ＡＴ 指令和数据处理脚本， 成功实现基于中移 ＯｎｅＮＥＴ 云平台的 ＺＨ 强磁选机冲 洗水压监测系统设计。 参考文献 ［１］ 王权升，白利宾． 组合式强磁选机在广西某赤泥选铁中的试验研 究［Ｃ］∥２０１３′全国矿产资源和产业“三废”的综合利用学术研讨 会，２０１３１５３-１５６． ［２］ ＴＣＰ 透传接入文档［Ｚ］． 中移物联网有限公司， ２０１７． ［３］ ＴＡＳ_ＬＴＥ_３６２ ＡＴ 指令手册［Ｚ］． 杭州塔石物联网科技有限公司， ２０１９． ［４］ ＯｎｅＮＥＴ Ｖｉｅｗ 使用手册［Ｚ］． 中移物联网有限公司， ２０１９． 引用本文 付亦文，辛业薇，白利宾，等． 基于 ＯｎｅＮＥＴ 的 ＺＨ 型强磁选 机水压监测系统设计［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２０，４０（２）６７-６９． ９６第 ２ 期付亦文等 基于 ＯｎｅＮＥＴ 的 ＺＨ 型强磁选机水压监测系统设计 ChaoXing
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