近些年,工业物联网发展迎来新的发展机遇。石油天然气管道是国家工业的生命线,管道的焊接质量直接影响到输送线路的稳定性,为了实现自动焊接设备焊接状态的可视化操作,利用传感器无线网络、网关、云服务器以及人机交互图形界搭建管道焊接状态在线监控平台,实现对自动焊接设备的监控以及人机交互操作。本文首先分析管道自动外部焊接设备的监控设计需要,结合物联网的典型的设计架构,分析比较系统的涉及的无线通信方案和物联网服务器方案进行了分析和比较,最终确定基于MQTT服务器和ZigBee的在线质量监控系统总体结构设计方案。随后对系统的ZigBee传感器网络、LTE网关、MQTT消息服务器和人机交互图形界面的四大模块进行细致的说明,分别从硬件和软件设计两个方面完成各个模块的设计。在传感器网络部分,本文首先进行CC2530的ZigBee硬件电路设计,利用Z-Stack协议栈实现ZigBee网络的建立,实现了包括温度传感器、角度传感器、霍尔传感器等模块在内的传感器参数采集并且通过单播模式发送数据至协调器节点。网关模块部分,本文研究MQTT服务器在物联网系统中的应用,利用STM32嵌入式设备以及LTE模块完成了MQTT协议的移植和LTE网关的搭建;在云服务器上搭建MQTT服务器,实现传感器数据上传云服务器的功能。图形界面部分,利用Qt开发环境分别设计了本地人机交互界面和远程图形监视界面,最终借助嵌入式Linux设备实现了焊接监控系统的现场监控功能,借助MQTT物联网服务器的公网环境实现了的在线监视功能。经测试与实际的应用,该系统具备对管道焊接设备基本的监控功能,本地端的人机交互界面同时具备对运动控制设备和焊接电源控制设备的参数下发功能,MQTT服务器的消息服务可以稳定传输,满足实际焊接施工生产环境的监控需要。