2018.11.15

快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用

國立臺灣科技大學自動化及控制研究所/蔡明忠所長/莊書豪研究生

隨著資通訊科技的進步,工業4.0、物聯網等名詞日趨普及,資訊不再限制於本地端讀取。現今,智慧化的概念逐漸散播於人群,在智慧化的過程中最不可或缺的有兩大部分,第一部分就是各式各樣的感測器,利用感測器來感測周遭環境變化,像是溫度、濕度、二氧化碳濃度、PM2.5等等;第二部分則是將從感測器取得的資料透過遠端I/O設備傳遞給電腦以便使用者做後續利用的資料擷取技術。使用者可以利用這些感測到的數據來進行下一步控制的動作。因此,資料擷取就成為一門重要的學問。

感測器除了傳統的開關型與計量型類比輸出外,感測器也逐漸多元化,像將傳感器導入微處理器控制,並整合更多週邊感測元件,形成智慧感測器。可以透過通訊方式(RS232/RS485等)進行資料傳輸(如Modbus協定),甚至網路化功能介面(Ethernet/Wifi),以提供近端智慧資料擷取與遠端或雲端監控功能。如圖1所示為基於RS485感測器與Modbus無線Wifi路由器之智慧資料擷取與雲端監控示意圖。

圖1基於Modbus無線Wifi路由器之智慧資料擷取與雲端監控示意圖[1]

快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用之實現,除了要了解常用自動化感測元件介面(如近接、光電開關、類比感測器&致動裝置與智慧感知器等)、數位類比轉換與智慧資料擷取的一些基本概念;再者會運用ADAM、WISE相關模組/雲端控制器與感測器進行軟硬體整合,如圖2所示為本聯盟開發的整合式智慧感測界面模組,即可搭配著各實作單元,以實際體驗快速建立物聯網與智慧資料擷取應用。

             

                                 圖2  整合式智慧感測界面模組[1]              圖3快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用教材[1] 

在規劃實作單元中,自動化感測器基本有DIDOAIAO以及RS-485 /Ethernet等多種介面,本模組可整合不同介面種類的感測器加上遠端資料擷取I/O模組,搭配上研華AdvantechDAQ模組與Web access/實體HMI來建構使用者人機介面,以達到智慧擷取資料以及遠端監控的目的,如圖4與圖5為遠端使用者人機介面範例與應用。

圖4  遠端使用者人機介面範例

5 Modbus無線路由器研製與室內空氣品質之遠端監測應用[2]

透過自動化感測與智慧資料擷取模組,可以了解遠端資料擷取I/O模組,且可依照不同的使用環境,選擇適當的遠端I/O模組與感測器,來實現所需情境與規劃人機整合應用。工業4.0之自動化系統如具備智慧感測及智慧資料擷取,並整合物聯網與遠端監控實作技術,可有助提升智慧製造能力,詳如參考資料。

參考資料:

  1. 蔡明忠、林均翰、研華股份有限公司,快速建立物聯網架構與智慧資料擷取應用(06361-007) ,全華圖書股份有限公司,2018年10月。
  2. 蔡明忠、蘇哲民、李亞樵、朱仁誠、戴振榮、張俊隆, “Modbus無線路由器研製與室內空氣品質遠端監測應用”,機械工業期刊425期,pp.26-36,2018年8月。
  3. 研華股份有限公司,IOT&ADAM DAQ模組技術資料, http://www.advantech.tw/
  4. 宇田控制科技股份有限公司,485 Modbus感測器技術資料 ,  http://www.yuden.com.tw/