АННОТАЦИЯ ВВЕДЕНИЕ 5
1 ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ 6
1.1 Основные концепции интернета вещей 6
1.2 Развитие промышленного интернета вещей 7
1.3 Протоколы сетевого взаимодействия для интернета вещей 8
1.4 Обзор существующих решений для IIoT 9
2 СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПА МОДУЛЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВСТРАИВАНИЯ ДАТЧИКОВ В
УМНУЮ СИСТЕМУ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ 11
2.1 Элементы модуля и принципы их взаимодействия 11
2.3 Датчики и микроконтроллеры 13
2.4 Управляющая программа 16
2.5 База данных 17
3 ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОТОТИПА МОДУЛЯ 18
3.1 Описание теста 18
3.2 Результаты теста 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 234
За последние годы активно продвигаются развитие идей и реализация проектов, связанных с концепцией “Индустрия 4.0”, происходит переход от локальной автоматизации, заложенной в идеях “Индустрии 3.0” к интегрированным цифро-физическим системам. Цифровизация производства, осуществляемая за счет интеграции вычислительных алгоритмов с физическими процессами через сенсоры и исполнительные устройства становится важной задачей для многих промышленных и коммерческих компаний. Создание цифровых двойников и развитие предиктивной аналитики помогают обезопасить некоторые сферы производства и обеспечить более строгий и автоматизированный контроль.
Немаловажную роль в концепции “Индустрия 4.0” играет промышленный интернет вещей, основной задачей которого является выстраивание связей и алгоритмов автоматического взаимодействия между элементами цифро-физической системы. В отличие от потребительского интернета вещей, основными представителями которого являются элементы так называемых “умных домов” к промышленным аналогам предъявляются более строгие требования, обусловленные необходимостью иметь более защищенные протоколы сетевого взаимодействия, наименьшее время задержки сигнала, а также надежные линии связи.
Таким образом, целью работы было поставлено создание прототипа модуля автоматизированного встраивания датчиков в умную сеть мониторинга и контроля, который в дальнейшем мог бы быть интегрирован в различные решения для промышленного интернета вещей.
В ходе работы проведен анализ существующих решений для промышленного интернета вещей. На основе анализа выявлены основные аспекты, которые необходимо учесть при создании модуля автоматизированного встраивания датчиков в умную сеть мониторинга и контроля. Определены элементы, которые должен включать прототип модуля, и принципы их взаимодействия. Изучен сетевой протокол MQTT для интернета вещей и инструменты работы с ним. В интегрированной среде разработки Visual Studio c использованием языка программирования С++ создана управляющая программа, координирующая взаимодействие элементов модуля. На основе микроконтроллеров ESP32 созданы элементы мониторинга микроклимата с использованием датчиков давления и температуры BMP180 и BMP280. В интегрированной среде разработки Arduino IDE созданы программы для работы микроконтроллеров. С использованием инструментов SQLite созданы база данных и алгоритмы работы с ней.
Проведено тестирование работы прототипа модуля автоматизированного встраивания датчиков в систему мониторинга микроклимата, в ходе которого подтверждена его работоспособность и возможность будущего интегрирования в другие умные сети мониторинга и контроля.
В дальнейшем прототип планируется дорабатывать с учетом более строгих требований к защите сетевого взаимодействия. Также планируется разработать веб-интерфейс для облегчения взаимодействия пользователя с модулем и базу данных для систематизации данных элементов мониторинга.
