7、工业4.0生产监测与二维文本验证码生成技术

工业4.0生产监测与二维文本验证码生成技术

1. 工业4.0生产监测与仪表盘设计

1.1 引言

工业4.0标准目前已在各工业领域启用，旨在提升生产活动、了解机器健康状况并进行更好的预测。从工业3.0向4.0的转变因老旧机械和安全问题而具有挑战性。数字孪生设计和技术是现代工业4.0标准中最重要的战略趋势，它有助于更好地理解机器并满足工业期望，为机器提供更好的预测和维护。物联网、数据科学和人工智能的发展为制造业战略提出了新的标准，工业4.0数字孪生建模的共同目标是提高生产力、延长机器寿命并保证高生产质量。然而，物理和数字空间的智能互联和可操作性在接口监测方面带来了更多挑战。

1.2 相关工作

近年来，关于数字孪生和智能工厂制造的研究众多。现有的入侵检测系统（IDS）在实时应用中表现良好，但在虚拟领域的部署更为复杂。一些研究关注轻量级加密算法以解决IDS的安全挑战，还有研究通过随机数学方法描述状态机复制。此外，工业4.0的渗透测试具有挑战性，一些研究提出了与物联网安全的状态同步方法，但未涵盖完整的数字孪生安全框架。

1.3 工业4.0生产与仪表盘设计

许多生产公司要求物联网工程师进行远程生产监测，期望通过内联网和安全数据通信实现远程监控。该设计采用经济实惠的单板计算机（SBC）和节点Java脚本完成。监测传感器使用超声波或基于激光的光敏电阻，工业中常用的传感器为12或24伏，需设计分压电路将传感器值转换为符合SBC电源约束的值。板上的AMS1117 IC可避免因工业操作导致的电压升高和尖峰，保护SBC。SBC通过无线网络或现有有线基础设施连接到工业网络，工人可在工业内任何地方查看生产结果，这通过密钥共享和认证机制实