远程监控终端是远端设备采集运行参数的关键器件，直接与设备进行数据的交互。随着远程监控技术的成熟和设备信息化、智能化的发展要求，开发适用于工业设备的远程监控终端来对设备进行数据交互、定位与传感具有重要意义。基于矿山和工程机械设备的远程监控终端应支持多种通信接口、兼容设备各类控制器协议，终端可智能切换工作模式，支持远程固件升级、数据保存等各种功能，具有较好防拆性，可靠性高，功耗低。终端还可与对应信息系统结合后实时对设备动态信息进行监控和分析，进一步支撑设备的产、储、销和售后服务管理。

随着智能和信息化的发展，远程监视技术越来越成熟，在医疗、城市服务等众多行业体系中得到广泛应用，但在工业领域仍处于发展的过程1。为了远程收集和监控工业设备数据，我们依靠矿山和工程机械设备，开发设计了远程监控终端，为两个专业设备的远程监控提供服务，实现了矿山、工程机械设备的定位、传感和通信。该终端不仅可以采集压力、温度、速度、负荷、警报信息、电参数、GPS位置等设备的重要数据，还可以根据采集的数据远程诊断和运输矿山和工程机械设备，考虑到这两个专业设备的地区分布广泛、安全性要求高等特点，可以进一步推进起重机、轧钢等其他行业，为工业设备的远程监视提供可靠的服务。

1远程监控终端设计

远程监控终端设计，首先要考虑的是根据终端解决的采集、监控、诊断、服务等问题，规划设计其主要硬件、工作模式、数据协议和软件功能。因此，我们不仅要根据工程机械和矿山专业的需求特点设计终端的主要硬件结构模块，还要设计终端的工作模式，以适应终端的各种使用状态，在上述硬件和工作模式的基础上，为矿山和工程机械专业分别规划设计数据传输协议，实现数据的稳定传输，最后通过精炼高效的软件代码，实现硬件的工作模式驱动和基于数据通信协议的远程监控和数据采集。

１．１硬件结构模块设计

通过对矿山和工程机械专业的需求分析，确定了终端的基本功能结构，设计了包含电源模块、通信模块、定位模块、信号检测模块、主ＣＰＵ模块、ＣＡＮ通信模块、调试模块、充电模块和辅助ＣＰＵ模块等九个硬件模块。电源模块用于终端进行过压保护、欠压保护和ＰＩＣ及ＡＲＭ的断电保护，为终端的供电安全提供支持。通信接口模块通过标准串行通信协议RS232和RS585等传输和接收数据，实现终端和设备的数据传输。定位模块用于设备定位，及时收集和反馈设备位置数据，为机械设备的管理和使用提供位置支持。信号检测模块用于收集少量外部开关量和模拟量的数据。

主CPU模块提供终端所需的数据读写、定位、SD卡、总线传输等各种服务的控制功能，其内部写入工作模式程序、数据收集程序、通信程序等程序代码功能，实现终端的数据收集CAN通信模块用于有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。调试接口模块用于对终端进行故障诊断和远程调试升级，也可在近端连接调试模块对终端进行现场调试。充电模块用于车载电源停电后维持终端休眠所需的电量，主要用于终端休眠工作模式。辅助CPU模块等功能模块用于主CPU休眠后监控主机，保证终端的基本时钟功能、专用ID、核心数据等信息不受影响。远程监控终端的硬件结构模块如图1所示。

1.2工作模式设计

确定终端硬件构成后，必须合理规划和设计终端工作模式。无论是矿山设备还是工程机械设备，都会出现正常运行、检修、停机等多种状态，所以我们规划设计了基准工作模式和休眠工作模式用于终端工作过程。在正常运行过程中，设备正常运行，需要终端继续在线提供数据采集和传输服务。因为我们计划设计终端的标准工作模式。标准工作模式主要用于数据采集和服务，设备使用频率高，设备通电激活，是终端最常用的工作模式。设备处于检查和停止状态时，设备处于无效数据的状态。此时，设计休眠模式，在设备无工作时监视终端设备，在终端允许休眠的情况下，判断达到休眠条件后，自动关闭GPS模块等非必要的电气设备，切断通信网络的链接，进入休眠状态时，只传输设备的位置和故障等重要信息。

1.3通信数据协定设计

硬件设计和工作模式设计完成后，与工程机械专业技术人员交流探讨，研究传输数据协定，实现PLC等设备控制器数据的正确收集。基于矿山机械设备的数据结构，基于TCP协议的数据传输决定采用请求-回答模式2，远端向终端发送如图2所示的数据表请求，终端包装和加密收集的PLC数据。终端收集包括功能代码、文件长度、文件编号、设备ID、数据类型、数据长度、变量表数据等信息的数据框架，进行终端与平台之间的数据交互。基于工程机械的数据结构，确定了基于CAN总线的设备与终端之间的传输协议，以设备的机构为基础进行数据包分类，8B俞te为数据包，一个机构包括一些包数据，包不仅包括设备所需的传输数据，还包括数据框架类别和数据框架编号等内容。基于工程机械设备规划的数据协议如图3所示。

1.4软件设计

完成硬件结构、工作模式和传输协议的计划和设计后，我们进入了最重要的程序实现部分，程序不仅要驱动基础硬件，还要根据设备的工作状况和系统命令决定终端的工作模式根据矿山和工程机械设备的高速采集和定位等需求特点，ＣＰＵ选用了嵌入式ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３系列微处理器ＬＰＣ１７７８，它具备集成度高、结构简单、内核精巧、功耗低、多寄存器和流水线处理等特点。采用支持Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３／Ｍ１／Ｍ０等内核处理器的具备内核初始化、任务处理、时间处理、任务同步与通信、ＣＰＵ移植等５个核心任务功能的μＣＯＳ－Ⅱ操作系统进行程序的开发。在μＣＯＳ－Ⅱ操作系统下开发的主函数主要进行了系统硬件的初始化、操作系统初始化、初始任务的创建以及多任务处理的开启。在封装的功能模块代码中编写通信、定位、数据包处理、数据协议等功能，主程序开启多任务处理模式后，根据需要进行任务调度，实现终端远程采集、通信、监控等。远程监控终端软件流程如图4所示。

2终端应用

2.1终端产品

通过上述计划设计、硬件开发、功能程序制作、反复测试、BUG修改等，设计了如图5所示的终端。这个终端可以在工程机械、矿山机械的专业设备上设置使用，进行工程车辆和矿山设备的数据收集和监视。

2.2终端的基本功能

开发设计的终端具有以下基本功能:(1)数据交互功能:收集设备的工作数据、经过度、纬度、海拔高度、速度、方向角、GPS时间监视GPS天线故障、定位状态的服务器发行控制、修改、转发等指令，指定时间报告和远程参数的查询和设定等3(2)人机交互功能:用红、黄、蓝、绿、白五种颜色指示灯表示设备的供电、定位、通信、SD卡、调整等状态。(3)安全保护功能:保障终端在两个专业设备中正常运行的压力警报、脱机警报、通信异常警报、SIM卡拔出警报、主电源切断警报等。

(4)对特定时间和特定数据的查询、跟踪、支持指定数据的上传和检索等历史数据跟踪功能:该功能通过外部32GB存储卡和程序中对应的相关功能模块实现大容量数据的存储，为用户和工程师的查询故障和统计数据提供支持和服务4数据遵循自动垄断和先进先出的原则，其数据收集和更新时间最快达到20ms。(5)支持CAN总线协议、TCP/IP协议、西门子、三菱、欧姆龙、AB等主流工业控制PLC的数据协议通信功能，容易普及其他各种设备的远程监视。

2.3终端的应用

开发的终端已在多台工程机械和矿山设备上安装使用。实际应用表明，这个终端不仅实现了设备的远程监控，还配合了专业的数据云平台，实现了数据的分类、存储和分析，提高了设备的管理和运行水平，实现了远程技术指导、远程技术售后服务，节约了时间，节约了成本，提高了设备用户的满意度。终端现场设备的安装使用情况如图6所示。

3结语

本文阐述了基于矿山和工程机械设备的远程监视终端的计划和设计过程，通过为工业设备访问远程监视终端进行工业设备的远程数据收集和通信，不仅可以帮助用户和设备制造商实时了解设备状态，还可以提高设备制造商的售后服务质量，产生增值服务，为工业设备的信息化和智能化增加翅膀。