CN105446250A - 一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统 - Google Patents

一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统 Download PDF

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CN105446250A CN201610002212.2A CN201610002212A CN105446250A CN 105446250 A CN105446250 A CN 105446250A CN 201610002212 A CN201610002212 A CN 201610002212A CN 105446250 A CN105446250 A CN 105446250A
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徐建华
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统。此外，本发明改良的所述气体传感器具有非常好的敏感性和快速响应恢复性能，其中：对CO气体的探测极限为3mg/L，对50mg/L的CO灵敏度为45，响应时间为3s，对NO2的最低检测量0.1ppm浓度以下。

Description

一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统。
背景技术
近年来兴起的物联网作为本世纪最有发展前途的信息技术，已显现出巨大的发展潜力与应用空间。物联网基础平台将对物联网网络环境中的“人、物”、“物、物”之间的沟通和交互进行统一处理，通过简单、统一的接口进行联系，接口采用中立方式进行定义，从而实现不同物联网对象之间的松耦合。
随着现代科技的进步，机电设备的运行条件，运行网络网络，运行环境都越来越复杂，这都对监控提出了更高的要求。
然而现有技术公开的技术中往往只考虑了根据数据输出机电设备运行状态图表，对日益复杂的机电运行环境并没有过多研究。
本发明的目的是提供一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，以实现对在复杂环境下运行的机电设备运行状态进行有效的远程监控和管理；此外，本发明还对气体传感器进行了优化。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对背景技术存在的问题，提供一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，以实现对在复杂环境下运行的机电设备运行状态进行有效的远程监控和管理；此外，本发明还对气体传感器进行了优化。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，所述系统包括：
(1)第一部分在线数据采集和传输终端；
(2)第二部分监控端计算机平台；
(3)第三部分机电设备工区无线网络覆盖；
其中，第一部分在线数据采集终端包含温湿度传感器、气体传感器、NFC模块、WiFi模块和显示屏以及固定于机电设备上的射频卡；
第二部分监控端计算机平台包含系统数据库、数据处理与信息管理平台、Web服务器、射频卡读取装置和短信发送装置；
第三部分机电设备工区无线网络覆盖，是通过无线基站产生WiFi无线网络，无线基站采用UbiquitiNetworksRocketMTitaniumRM5-Ti无线基站；
本系统通过如下方式进行连接：系统数据库、数据处理与信息管理平台和Web服务器安装在所述的第二部分监控端计算机平台上，射频卡读取装置和短信发送装置通过串口也连接到所述的第二部分监控端计算机平台上，所述第三部分机电设备工区无线网络覆盖通过无线基站产生WiFi无线网络，将煤矿机电设备所在工区覆盖，并将上述所述第二部分监控端计算机平台通过有线方式连接无线基站以连接到同一局域网中。
优选地，所述气体传感器模块由以下方法制备而成：
(1)导电塑料ITO-PET清洗
首先，切割特定尺寸的ITO-PET，用专用洗涤剂和无尘布对ITO-PET基片进行搓洗，以去除基片上的各种油污物，然后依次放入复合生物酶液，去离子水、丙酮、乙醇中，各超声12min；然后，用高纯氮气吹干ITO-PET，使乙醇蒸发，然后放入预处理腔中，持续通入高纯氧气，用等离子体轰击基片8min；
所述复合生物酶的成分为：菠萝蛋白酶0.6-0.9g/L，多酚氧化酶0.1g/L，其余为去离子水。
(2)多孔结构YSZ制备
a)称取适量的Ni(NO3)2·6H2O和去离子水放入烧杯中充分溶解，在磁力搅拌的作用下用分液漏斗缓慢滴入氨水，使之充分反应，滴定完毕后80℃水浴1h得到悬浊液，经离心机分离得到沉淀物，然后放入箱式炉中320℃保温5h即可得到黑色的NiO粉末；
b)称取YSZ和NiO粉末，按质量比5∶1放入球磨机中，再加入一定量的分散剂和乙醇，使之充分混合，得到YSZ浆料；
c)将YSZ浆料采用丝网印刷技术涂覆在导电塑料ITO-PET表面，厚度为3μm，放入烘干箱中烘干；
(3)有机薄膜蒸镀
a)把待蒸发的有机材料Alq3和CuPc放入相应的蒸发舟中，并用掩膜挡住；
b)把烘干后的导电塑料基片从预处理腔传送到有机腔，将基片置于有机腔内的样品托上，对准有机束源；
c)对有机腔进行抽真空，当真空达到所需数值时，调节蒸发炉温控仪，增加蒸发温度，对材料进行加热，条件合适后，依次蒸镀有机材料Alq3、CuPc，控制蒸镀速率与时间，使之厚度分别为4μm、3μm；
(4)丝网状金属阴极制备
当各种有机薄膜蒸镀完毕后，将基片取出，覆盖丝网状电极掩模版，随后将基片送入金属蒸镀室，抽真空使气压保持在1.5×10-3，进行金属电极的蒸镀，调节电流，使Cr∶Al的蒸镀比例为6∶1，得到厚度为3μm的Cr∶Al电极。
本发明改良的所述气体传感器具有非常好的敏感性和快速响应恢复性能，其中：对CO气体的探测极限为3mg/L，对50mg/L的CO灵敏度为45，响应时间为3s，对NO2的最低检测量0.1ppm浓度以下。
本发明还提供了使用上述基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统的监管方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
其特征在于是一种使用无线网络，其中将对机电设备的巡检工作使用手持在线数据采集终端完成，通过无线网络将巡检数据实时传输到服务器；对温湿度以及气体的信息通过固定在线数据采集终端完成；数据处理与信息管理平台实现对巡检工作的从巡检计划安排设定到任务自动生成再到任务执行情况的完整监督，并可以根据数据输出机电设备运行状态图表，以实现对机电设备状态以及运行环境总体的监管：
(1)使用数据处理与信息管理平台录入机电设备信息，根据巡检项目分类录入作为巡检表，编制巡检计划，包括计划相关机电设备和巡检人员以及需要完成的巡检表，平台根据计划自动生成任务，使用平台对任务完成情况进行监督，以及进行巡检人员管理；
(2)固定在机电设备上的射频卡内存储着一个RFID号，机电设备通过固定于机电设备上的射频卡中的RFID号作为机电设备身份认证信息，手持在线数据采集终端使用射频识别技术通过NFC通信读取射频卡内的RFID号经无线网络提交到Web服务器在线读取对应的机电设备巡检表，指导巡检人员开展工作；
(3)巡检人员根据数据处理与信息管理平台的任务安排填写任务要求的巡检表，填写完成后成为巡检数据，巡检数据通过手持在线数据采集终端的WiFi模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
(4)固定在合适监控位置的气体传感器模块和温湿度传感器模块，系统工作时，先由上位机给数据传输模块发送能够识别的内容代码，单片机发送开始采集温湿度，气体的指令，温湿度传感器以及气体传感器将采集到的数据传送到单片机，并在液晶显示，并通过数据传输模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
(5)在数据处理与信息管理平台将能够看到实时传回的数据和数据生成的图表以观察机电设备的运行状态。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明的系统使用操作简单，人工巡检和自动24小时监控二合一。其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，以实现对在复杂环境下运行的机电设备运行状态进行有效的远程监控和管理。
(2)此外，本发明还对气体传感器进行了优化。本发明改良的所述气体传感器具有非常好的敏感性和快速响应恢复性能，其中：对CO气体的探测极限为3mg/L，对50mg/L的CO灵敏度为45，响应时间为3s，对NO2的最低检测量0.1ppm浓度以下。
(3)随着现代科技的进步，机电设备的运行条件，运行网络网络，运行环境都越来越复杂，这都对监控提出了更高的要求。本发明可以同时实现机电设备运行状态，温湿度，气体信息等全方位监控，在未来日趋复杂的机电运行网络中具有很好的市场前景。
具体实施方式
实施例1制备改良的气体传感器：
本发明的气体传感器模块由以下方法制备而成：
(1)导电塑料ITO-PET清洗
首先，切割特定尺寸的ITO-PET，用专用洗涤剂和无尘布对ITO-PET基片进行搓洗，以去除基片上的各种油污物，然后依次放入复合生物酶液，去离子水、丙酮、乙醇中，各超声12min；然后，用高纯氮气吹干ITO-PET，使乙醇蒸发，然后放入预处理腔中，持续通入高纯氧气，用等离子体轰击基片8min；
所述复合生物酶的成分为：菠萝蛋白酶0.6-0.9g/L，多酚氧化酶0.1g/L，其余为去离子水。
(2)多孔结构YSZ制备
a)称取适量的Ni(NO3)2·6H2O和去离子水放入烧杯中充分溶解，在磁力搅拌的作用下用分液漏斗缓慢滴入氨水，使之充分反应，滴定完毕后80℃水浴1h得到悬浊液，经离心机分离得到沉淀物，然后放入箱式炉中320℃保温5h即可得到黑色的NiO粉末；
b)称取YSZ和NiO粉末，按质量比5∶1放入球磨机中，再加入一定量的分散剂和乙醇，使之充分混合，得到YSZ浆料；
c)将YSZ浆料采用丝网印刷技术涂覆在导电塑料ITO-PET表面，厚度为3μm，放入烘干箱中烘干；
(3)有机薄膜蒸镀
a)把待蒸发的有机材料Alq3和CuPc放入相应的蒸发舟中，并用掩膜挡住；
b)把烘干后的导电塑料基片从预处理腔传送到有机腔，将基片置于有机腔内的样品托上，对准有机束源；
c)对有机腔进行抽真空，当真空达到所需数值时，调节蒸发炉温控仪，增加蒸发温度，对材料进行加热，条件合适后，依次蒸镀有机材料Alq3、CuPc，控制蒸镀速率与时间，使之厚度分别为4μm、3μm；
(4)丝网状金属阴极制备
当各种有机薄膜蒸镀完毕后，将基片取出，覆盖丝网状电极掩模版，随后将基片送入金属蒸镀室，抽真空使气压保持在1.5×10-3，进行金属电极的蒸镀，调节电流，使Cr∶Al的蒸镀比例为6∶1，得到厚度为3μm的Cr∶Al电极。
本发明改良的所述气体传感器具有非常好的敏感性和快速响应恢复性能，其中：对CO气体的探测极限为3mg/L，对50mg/L的CO灵敏度为45，响应时间为3s，对NO2的最低检测量0.1ppm浓度以下。
实施例2构建一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统：
本发明的基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，所述系统包括：
(1)第一部分在线数据采集和传输终端；
(2)第二部分监控端计算机平台；
(3)第三部分机电设备工区无线网络覆盖；
其中，第一部分在线数据采集终端包含温湿度传感器、气体传感器、NFC模块、WiFi模块和显示屏以及固定于机电设备上的射频卡；
第二部分监控端计算机平台包含系统数据库、数据处理与信息管理平台、Web服务器、射频卡读取装置和短信发送装置；
第三部分机电设备工区无线网络覆盖，是通过无线基站产生WiFi无线网络，无线基站采用UbiquitiNetworksRocketMTitaniumRM5-Ti无线基站；
本系统通过如下方式进行连接：系统数据库、数据处理与信息管理平台和Web服务器安装在所述的第二部分监控端计算机平台上，射频卡读取装置和短信发送装置通过串口也连接到所述的第二部分监控端计算机平台上，所述第三部分机电设备工区无线网络覆盖通过无线基站产生WiFi无线网络，将煤矿机电设备所在工区覆盖，并将上述所述第二部分监控端计算机平台通过有线方式连接无线基站以连接到同一局域网中。
实施例3机电设备运行状态远程监控系统的监管方法：
本发明还提供了使用上述基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统的监管方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
其特征在于是一种使用无线网络，其中将对机电设备的巡检工作使用手持在线数据采集终端完成，通过无线网络将巡检数据实时传输到服务器；对温湿度以及气体的信息通过固定在线数据采集终端完成；数据处理与信息管理平台实现对巡检工作的从巡检计划安排设定到任务自动生成再到任务执行情况的完整监督，并可以根据数据输出机电设备运行状态图表，以实现对机电设备状态以及运行环境总体的监管：
(1)使用数据处理与信息管理平台录入机电设备信息，根据巡检项目分类录入作为巡检表，编制巡检计划，包括计划相关机电设备和巡检人员以及需要完成的巡检表，平台根据计划自动生成任务，使用平台对任务完成情况进行监督，以及进行巡检人员管理；
(2)固定在机电设备上的射频卡内存储着一个RFID号，机电设备通过固定于机电设备上的射频卡中的RFID号作为机电设备身份认证信息，手持在线数据采集终端使用射频识别技术通过NFC通信读取射频卡内的RFID号经无线网络提交到Web服务器在线读取对应的机电设备巡检表，指导巡检人员开展工作；
(3)巡检人员根据数据处理与信息管理平台的任务安排填写任务要求的巡检表，填写完成后成为巡检数据，巡检数据通过手持在线数据采集终端的WiFi模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
(4)固定在合适监控位置的气体传感器模块和温湿度传感器模块，系统工作时，先由上位机给数据传输模块发送能够识别的内容代码，单片机发送开始采集温湿度，气体的指令，温湿度传感器以及气体传感器将采集到的数据传送到单片机，并在液晶显示，并通过数据传输模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
5)在数据处理与信息管理平台将能够看到实时传回的数据和数据生成的图表以观察机电设备的运行状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统，其是一种集巡检计划编制、巡检任务生成、机电设备运行状态数据采集、气体感应检测、温度湿度感应检测、通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理、巡检人员管理和机电设备状态监管为一体的实时数据处理与信息管理系统的远程监控系统，所述系统包括：
(1)第一部分在线数据采集和传输终端；
(2)第二部分监控端计算机平台；
(3)第三部分机电设备工区无线网络覆盖；
其中，第一部分在线数据采集终端包含温湿度传感器、气体传感器、NFC模块、WiFi模块和显示屏以及固定于机电设备上的射频卡；
第二部分监控端计算机平台包含系统数据库、数据处理与信息管理平台、Web服务器、射频卡读取装置和短信发送装置；
第三部分机电设备工区无线网络覆盖，是通过无线基站产生WiFi无线网络，无线基站采用UbiquitiNetworksRocketMTitaniumRM5-Ti无线基站；
本系统通过如下方式进行连接：系统数据库、数据处理与信息管理平台和Web服务器安装在所述的第二部分监控端计算机平台上，射频卡读取装置和短信发送装置通过串口也连接到所述的第二部分监控端计算机平台上，所述第三部分机电设备工区无线网络覆盖通过无线基站产生WiFi无线网络，将煤矿机电设备所在工区覆盖，并将上述所述第二部分监控端计算机平台通过有线方式连接无线基站以连接到同一局域网中。
优选地，所述气体传感器模块由以下方法制备而成：
(1)导电塑料ITO-PET清洗
首先，切割特定尺寸的ITO-PET，用专用洗涤剂和无尘布对ITO-PET基片进行搓洗，以去除基片上的各种油污物，然后依次放入复合生物酶液，去离子水、丙酮、乙醇中，各超声12min；然后，用高纯氮气吹干ITO-PET，使乙醇蒸发，然后放入预处理腔中，持续通入高纯氧气，用等离子体轰击基片8min；
所述复合生物酶的成分为：菠萝蛋白酶0.6-0.9g/L，多酚氧化酶0.1g/L，其余为去离子水。
(2)多孔结构YSZ制备
a)称取适量的Ni(NO3)2·6H2O和去离子水放入烧杯中充分溶解，在磁力搅拌的作用下用分液漏斗缓慢滴入氨水，使之充分反应，滴定完毕后80℃水浴1h得到悬浊液，经离心机分离得到沉淀物，然后放入箱式炉中320℃保温5h即可得到黑色的NiO粉末；
b)称取YSZ和NiO粉末，按质量比5∶1放入球磨机中，再加入一定量的分散剂和乙醇，使之充分混合，得到YSZ浆料；
c)将YSZ浆料采用丝网印刷技术涂覆在导电塑料ITO-PET表面，厚度为3μm，放入烘干箱中烘干；
(3)有机薄膜蒸镀
a)把待蒸发的有机材料Alq3和CuPc放入相应的蒸发舟中，并用掩膜挡住；
b)把烘干后的导电塑料基片从预处理腔传送到有机腔，将基片置于有机腔内的样品托上，对准有机束源；
c)对有机腔进行抽真空，当真空达到所需数值时，调节蒸发炉温控仪，增加蒸发温度，对材料进行加热，条件合适后，依次蒸镀有机材料Alq3、CuPc，控制蒸镀速率与时间，使之厚度分别为4μm、3μm；
(4)丝网状金属阴极制备
当各种有机薄膜蒸镀完毕后，将基片取出，覆盖丝网状电极掩模版，随后将基片送入金属蒸镀室，抽真空使气压保持在1.5×10-3，进行金属电极的蒸镀，调节电流，使Cr∶Al的蒸镀比例为6∶1，得到厚度为3μm的Cr∶Al电极；
本发明改良的所述气体传感器具有非常好的敏感性和快速响应恢复性能，其中：对CO气体的探测极限为3mg/L，对50mg/L的CO灵敏度为45，响应时间为3s，对NO2的最低检测量0.1ppm浓度以下。
2.使用权利要求1所述的基于物联网的机电设备运行状态远程监控系统的监管方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
其特征在于是一种使用无线网络，其中将对机电设备的巡检工作使用手持在线数据采集终端完成，通过无线网络将巡检数据实时传输到服务器；对温湿度以及气体的信息通过固定在线数据采集终端完成；数据处理与信息管理平台实现对巡检工作的从巡检计划安排设定到任务自动生成再到任务执行情况的完整监督，并可以根据数据输出机电设备运行状态图表，以实现对机电设备状态以及运行环境总体的监管：
(1)使用数据处理与信息管理平台录入机电设备信息，根据巡检项目分类录入作为巡检表，编制巡检计划，包括计划相关机电设备和巡检人员以及需要完成的巡检表，平台根据计划自动生成任务，使用平台对任务完成情况进行监督，以及进行巡检人员管理；
(2)固定在机电设备上的射频卡内存储着一个RFID号，机电设备通过固定于机电设备上的射频卡中的RFID号作为机电设备身份认证信息，手持在线数据采集终端使用射频识别技术通过NFC通信读取射频卡内的RFID号经无线网络提交到Web服务器在线读取对应的机电设备巡检表，指导巡检人员开展工作；
(3)巡检人员根据数据处理与信息管理平台的任务安排填写任务要求的巡检表，填写完成后成为巡检数据，巡检数据通过手持在线数据采集终端的WiFi模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
(4)固定在合适监控位置的气体传感器模块和温湿度传感器模块，系统工作时，先由上位机给数据传输模块发送能够识别的内容代码，单片机发送开始采集温湿度，气体的指令，温湿度传感器以及气体传感器将采集到的数据传送到单片机，并在液晶显示，并通过数据传输模块经无线网络实时发送到Web服务器上，Web服务器将巡检数据实时保存到系统数据库中；
(5)在数据处理与信息管理平台将能够看到实时传回的数据和数据生成的图表以观察机电设备的运行状态。
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