1. 研究目的与意义
| 研究背景 |
信息化是智能化的基础，实现工业生产的智能化，首先就需要对工业生产环节内的全部有价值信息进行采集，转换为信息系统中可以使用的参数，目前主流的方式之一便是使用本世纪初便开始流行的嵌入式传感器技术，
随着工业智能化的快速发展，传感器在工业生产中的使用早已变得十分普遍；在机械制造行业中，在机床上安装传感器，对其静态，动态参数进行采集，然后通过对数据的分析实现自动控制加工质量的目的。譬如在数控机床上安装温度传感器，用以实时检测生产温度，并使用自动控制通过过热保护或是低温时的温度补偿实现控制工作温度稳定的目的。传感器种类众多，例如常用的速度传感器，温湿度传感器，或是振动传感器，气敏、压敏传感器等；传感器在各领域内都能被用于检测特定的数据，针对各种生产及环境场景，都能找到对应的传感器采集所需的数据，确保被检测的参数控制在可控范围内。
| 研究目的 |
钢铁生产中有各种各样的工艺，在本文中，将钢铁的磨砂制作拟定为使用专用的打磨机器对钢材表面进行机械打磨，从而使被加工的钢铁沙面化。使用传感器对磨砂工段在生产作业过程中产生的一些物理性征进行监测，采集这些信息，便完成了一套简易的智能化生产工段管理系统。需要注意的一点是，文中提到的磨砂工段是指在宝钢所有的生产工人中，专门负责磨砂作业的这一批工人的集合。
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研究意义 |
本设计中的磨砂工段智能管理系统采用的是STM32F103系列单片机作为主控芯片，接收来自粉尘传感器，噪声传感器采集的数据，硬件系统内配备一个蜂鸣器模块，通过蜂鸣器发出的声响实现一个简单的人机交互（提示硬件系统工作状态，发出报警信息）同时硬件检测系统会将采集的数据发送给上位机，上位机接收数据包并进行解析，在PC机的显示器上显示传感器采集到的噪声和粉尘数据，而管理人员采用人工记录的方式记下这些数据，再进行后续的分析，具体分析的方式由管理人员设计，本文不涉及对数据进一层次研究的算法问题；同时上位机也会将解析的数据接入使用C编写的程序中，对数据进行一个简单的分析，在数据进入危险值时通过蜂鸣器发出报警信息；上位机的程序拥有一个包含所有功能的界面，可以简洁直观的显示监测数据和可操作选项。
2. 研究内容与预期目标
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1.分析需求，确认需要采集的数据，归类并选择传感器； 2.设计管理系统硬件框架，搭建单片机平台，寻找开源项目获取灵感； 3.设计并建立下位机和上位机的组件，设计上位机客户端，模拟生产环境对系统的需求，并进行测试； 4.根据设计的方案搭建智能管理系统，测试硬件功能，测试软件客户端。
1.
1.创建一个最小硬件系统供后期扩展模块； 2.分析系统设计中需要检测的参数并找到对应的监测用硬件模块； 3.建立一个单片机系统与PC机通信的通道； 4. PC机上开发出一个软件控制单片机。
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3. 研究方法与步骤
| 研究方法 |
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本文拟定为在宝钢磨砂工段这个小范围的生产环境内，针对金属磨砂作业中产生的特定粉尘参数和磨砂机与物料接触时发出的特定噪音参数进行检测采集，并通过单片机与上位机的数据通信，将采集的数据显示给管理者，便于其通过审核数据判断工段内员工大体的工作状况，生产出现偏差时员工也可以审查数据来判断错误发生的原因类型。 |
| 研究方案 |
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1、硬件主体设计 宝钢磨砂工段智能管理系统，由STM32F103C8T6微处理器作为主控模块，使用噪音传感器和粉尘传感器对金属打磨作业中发出的噪音和颗粒物浓度进行检测，通过单片机与上位机的数据交互，上位机解析数据包并在上位机的人机交互设备上显示传感器读数，使管理人员通过数据分析判断员工工作状况，并将工作状况进行记录，而上位机也会对数据进行简单分析，进行硬件系统自检和对危险情况进行报警。 2、核心硬件模块 在本智能管理系统中，核心硬件模块选择将建立在监测的对象参数上，目前拟定监测生产环境内的噪音和粉尘浓度，因此在选用传感器时，也会找这两方面的设备来使用，如果能找到集成两者的硬件方案则最好不过，否则就将使用两个独立的传感器模块。
3、数据通信设计 硬件系统搭建完成后，下位的单片机可以实现对传感器的调用，要实现上位PC机对单片机的操控，还需要设计并实现PC端控制单片机的功能，目前考虑直接用有线调试接口的方式实现数据通信，后期可能会 将升级至无线传输的方式以达成无线控制的功能。
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4. 参考文献
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5. 工作计划
| （1）2月25日~3月10日:收集资料，熟悉基本知识，掌握毕设基本设计原理。 （2）3月11日~3月20日:把握整体方案，深入研究设计原理，撰写开题报告。 （3）3月21日~4月30日:巩固设计方法，开展各个功能模块具体设计，完成毕设 初步设计。 （4）5月1日~5月15日:进一步完善设计内容，进行功能仿真实验。 （5）5月16日~5月30日:继续完善整体设计和系统测试，并着手撰写论文。 （6）5月31日~6月10日:完善论文，准备毕业答辩。 |
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