随着物联网技术在车间生产中的广泛应用,人们对于车间制造现场监控与管理的要求也越来越高。本文针对传统车间监控及预警方面的不足,研究基于数据驱动的车间虚拟监控以及设备预警方法,构建了一个高度逼真的、具有预警能力的三维车间虚拟监控系统,实现了车间生产过程的实时监控与管理。本文主要研究内容如下:(1)研究物联网环境下的车间数据采集,分析物联网环境下的车间的数据特点,并在此基础上研究了物联网车间制造数据的采集技术,如基于RFID技术、OPC技术等的数据采集方式,并详细介绍了其工作原理,最后提出了物联网环境下的车间制造现场数据的实时采集方案,为后面章节的研究提供了数据源。(2)对物联网环境下的车间虚拟监控技术进行研究,将数字化双胞胎的理念应用到车间生产监控,构建了基于数字化双胞胎的数字化车间三维虚拟监控平台,在此基础上对虚拟车间可视化的构建流程进行了详细的论述,阐述了基于数据驱动模型的建模过程,研究车间虚拟监控系统的人机交互方式,实现了车间生产过程实时虚拟呈现。(3)在车间虚拟监控系统的基础上,对车间设备的故障预警方法进行了研究,鉴于车间环境的复杂性,选用了主元分析的方法进行车间设备的故障预警,在论述了主元分析的相关原理与算法的基础上,对PCA模型的求取过程进行了阐述,并在此基础上提出了基于主元分析的设备故障预警方法,并且通过实例应用对该方法的准确性及可行性进行了验证。(4)通过以上关键技术的研究,设计开发了车间虚拟监控原型系统,搭建了系统的总体框架,并对系统的功能要素进行了阐述,最后对系统的各功能进行了实现。