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(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)；第二，其用戶端擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，使其可以進(jìn)行信息交換和通訊 [1]。IoT 通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSNs）、智能數(shù)字采集器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)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(yīng)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(lǐng)域。如文獻(xiàn) [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(yīng)病蟲害的各種信息，從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，幫助農(nóng)民減災(zāi)、抗災(zāi)，進(jìn)行科學(xué)種植，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)的綜合效益 ；文獻(xiàn) [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(hù)等環(huán)境領(lǐng)域確實發(fā)揮著巨大作用； 文獻(xiàn) [4] 進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)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(jìn)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(shù)在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)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?fàn)顟B(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用將帶動整個陶瓷行業(yè)向節(jié)約化、精細(xì)化、自動化轉(zhuǎn)型， 進(jìn)一步推進(jìn)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(lǐng)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(zhuǎn)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(zhì)量、采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析并得出最理想的數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行科學(xué)預(yù)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(luò)構(gòu)建的陶瓷行業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)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(luò)管理層和數(shù)據(jù)展示層三部分組成。基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)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(luò)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(shè)備的過程參數(shù)， 如窯爐的溫度、轉(zhuǎn)速，供電網(wǎng)絡(luò)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(guān)（Gateway），網(wǎng)關(guān)通過協(xié)議解碼和數(shù)據(jù)的預(yù)處理之后，再通過 TCP/IP協(xié)議上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)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(zhuǎn)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(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)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(guān)， 網(wǎng)關(guān)將對不同的參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，然后上傳到服務(wù)器。

2.3 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(fù)責(zé)將網(wǎng)關(guān)傳送上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總、分析和存儲。網(wǎng)關(guān)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(jìn)行分解和存儲。同樣，對數(shù)據(jù)按照指標(biāo)計算模型進(jìn)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(yīng)用未來的發(fā)展戰(zhàn)略

加速促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)在陶瓷行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，必須遵循“自主創(chuàng)新、集成應(yīng)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?fàn)顟B(tài)，構(gòu)建適用于推廣應(yīng)用的重大創(chuàng)新技術(shù) ；二是要培育一批陶瓷行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的新興發(fā)展產(chǎn)業(yè)， 在提供關(guān)鍵技術(shù)支撐的同時加快轉(zhuǎn)變陶瓷行業(yè)發(fā)展模式，提高產(chǎn)品質(zhì)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(jié) 語

本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，重點講述了一套基于 ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)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(yīng)用說明了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于改變傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(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(shù)，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。