CN106896040A - 一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统及方法，包括抛光粉尘监控云节点、云计算管理平台、移动客户端App。抛光粉尘监控云节点由N个工作间罩壳组成，传感器安装在罩壳上，将检测的粉尘浓度值和工作间的温湿度无线发送至MCU。当粉尘浓度大于阈值时，MCU触发声光报警器，同时通过继电器控制单元切断电源，停止抛光机作业。N个工作间传感器所测得的参数信息都将通过GPRS模块，无线传输至云计算管理平台，云计算管理平台对数据进行集中分析。此外，通过移动客户端App实时查看监测数据，并通过界面相应的按钮发送指令以远程控制报警或停止抛光机工作。本发明运用云计算和客户端App对各工作间的抛光机实现低成本的实时监控。

Description

一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控 系统及方法

技术领域

本发明设计涉及工作间式抛光粉尘监控云节点、云计算管理平台、无线网络通信、移动客户端App，尤其涉及一种基于云计算管理平台和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统及方法，属于安全生产领域。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速发展，建材需求也越来越大，大量的铝镁金属加工业也迅速发展起来。但在金属品抛光生产过程中，会产生大量的铝镁粉尘，长期吸入可导致尘肺病的发生，直接影响操作工的身心健康，且当抛光粉尘浓度超标时，会引发剧烈的粉尘爆炸事故。因此，为了保障操作工的身体健康与企业的安全生产，必须对铝镁抛光作业空间的抛光粉尘进行实时监测，并依据监测环境参数，采取相应的应急措施。

专利“一种适用于工厂车间的粉尘监控系统”[专利申请号：201520762662.2，公开号：CN 205049450U]，公开了一种适用于工厂车间的粉尘监控系统。该系统利用监控主机连接置于车间各检测位置的粉尘检测探头，采用有线数据通信，不仅通信范围受限，且不利于项目实施，增加系统的投资成本。

专利“星型网络煤尘粉尘监控系统”[专利申请号：201420408107.5，公开号：CN204002934U]，公开了一种星形网络煤尘粉尘监控系统，尽管该系统实现网络化的监测，但由于采用C/S架构，无云计算的管理平台，不利于数据管理，特别是对于大型生产车间(含有大量的抛光设备)的粉尘监测，且无控制单元与声光报警装置，无法自动切断供电电源。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中的问题，开发一款基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，包括工作间式抛光粉尘监控云节点，云计算管理平台，以及客户端。

所述工作间式抛光粉尘监控云节点由N个云节点构成(每个云节点监控一台抛光设备)，每个云节点中包括罩在工作台上的工作间罩壳、环境参数检测传感器、2.4G模块、MCU、声光报警单元、继电器控制单元、GPRS模块。环境参数检测传感器集成一起，分别放置在工作间罩壳顶部的进风口、出风口以及工作区，用于检测工作间的环境参数，所述环境参数包括：抛光粉尘浓度PM2.5，PM10，温度、湿度。环境参数检测传感器将采集的数据通过2.4G模块无线发送至MCU中。当工作间的粉尘浓度超标，MCU控制声光报警单元启动，提示操作工撤离工作现场；与此同时，继电器动作，自动切断抛光设备电源，抛光机停止工作，确保生产安全与操作人员的身心健康。

所述云计算管理平台包括接收单元、判断单元、数据处理单元、数据存储单元、控制调整单元，各单元的功能如下：

接收单元，用于接收N个监控云节点传送的工作间环境参数(粉尘浓度PM2.5、PM10、温度、湿度)，也接收来自移动客户端App的控制指令；

判断单元，用于判断所述监控云节点采集的粉尘浓度与设定阈值的大小，以及有没有接收到移动客户端App的控制指令；

数据处理单元，用于将所述N个监控云节点采集的PM2.5浓度值、PM10浓度值、温度和湿度的数据进行处理与数据融合，即在接收到数据之后，分辨出采集到的是PM2.5还是PM10、还是温湿度，将众多数据筛选出来分类，融合是指根据数据进行预估，以防止浓度超标的情况发生。

数据存储单元，用于将所述数据处理单元的数据保存在云平台数据库中；

控制调整单元，用于当移动客户端App发送指令至云计算管理平台、或当粉尘浓度大于设定阈值时，所述控制调整单元将控制指令通过GPRS网络，发送给监控云节点的MCU，MCU控制继电器控制单元动作，切断抛光设备电源，并启动声光报警器。

所述客户端包括移动客户端App和Web浏览器。移动客户端App通过Web service访问基于云计算管理平台，读取数据存储单元中的环境参数，并以曲线形式显示在移动客户端App上，在移动客户端App的操作界面上，能够查看不同时间段，不同作业车间，不同传感器所采集的环境参数；与此同时，客户也可以通过客户端App强制启动/消除声光报警，强制抛光设备停止工作。从而使抛光粉尘监控不受时间、地点的约束，操作更加便捷化。Web浏览器使得管理人员只需要输入正确的IP地址，就能在自己的服务器上查询所述数据存储单元中的环境参数。

基于上述系统，本发明提出了一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控方法，包括如下步骤：

步骤1：启动工作间的抛光机，当移动客户端App发出停止指令时，执行步骤5，否则执行2；

步骤2：点击移动客户端App相应的按钮，读取工作间抛光粉尘浓度信息并显示，执行步骤3；

步骤3：若粉尘浓度不大于阈值，执行步骤4，否则执行步骤7；

步骤4：关闭声光报警器，并继续执行步骤1；

步骤5：在上述过程中若节点收到停止指令，抛光机停止工作，并执行步骤6

步骤6：开启声光报警器，提醒工作间的工人采取相应的应急措施，并执行步骤2；

步骤7：此时粉尘浓度大于阈值，移动客户端点击按钮，开启声光报警器，并执行步骤8；

步骤8：关闭抛光机，确保工人工作安全，并执行步骤1。

本发明具有的有益效果：

1)运用云计算技术，构建工作间式抛光粉尘云管理平台，安检人员可以随时随地的了解各个工作间的生产情况，实现作业车间的实时监控，大大降低企业的管理成本；

2)采用三个粉尘监测传感器的模式，构建工作间的立体式抛光粉尘监控云节点，使得抛光粉尘监测无死角，节点同时具备声光报警与控制单元，可以自动保障企业的安全生产；

3)采用数据存储单元存储数据，可以再现整个抛光过程的粉尘变化规律，为生产决策提供数据支撑；

4)运用移动客户端App对车间各个工作间的抛光机实现远程监控，可以支持用户在任意时间、任意地点获取数据并控制车间的作业状态。

附图说明

图1是本发明原理结构示意图；

图2是移动客户端APP界面示意图；

图3是抛光粉尘监控系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明为一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统。

所述基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统包括抛光粉尘监控云节点、云计算管理平台、移动客户端App和Web浏览器。

所述抛光粉尘监控云节点由N个工作间罩壳组成，每一个工作间的云节点都包括3个传感器模块(每个传感器模块包括1个激光PM2.5传感器SDS011、1个DHT11数字温湿度传感器)，所述3个传感器模块分别放置在工作间罩壳的进风口、出风口、以及工作区；传感器将检测到的粉尘浓度值和工作间的温湿度通过2.4G无线通信模块发送至MCU(本发明采用Arduino UNO控制器)中，避免了有线数据传输的局限性。当粉尘浓度大于阈值时，MCU触发声光报警器，提醒工人，并同时通过继电器控制单元切断电源，使得抛光机停止作业，避免粉尘爆炸事故的出现。N个工作间传感器所测得的参数信息都将通过GPRS模块，无线传输至云计算管理平台，云计算管理平台对数据进行集中分析。

所述云计算管理平台包括接收单元、判断单元、数据处理单元、数据存储单元、控制调整单元。接收单元一方面接收监控云节点采集到的环境参数，通过判断单元比较环境参数是否大于阈值，若粉尘浓度未超标，将数据经过数据处理单元进行分类并存入数据存储单元，为工作人员的实时查看和历史查询实现数据支持；若粉尘浓度超标，控制调整单元发出信号至监控云节点，启动声光报警单元并关闭多功能砂带抛光机；另一方面接收单元也接收来自移动客户端App的指令，通过判断单元辨别移动客户端发出的操作指令，实现对多功能砂带抛光机和声光报警器的监控。云计算管理平台无需单独配置独立的管理平台，仅需一台服务器即可，大大降低企业的管理成本，同时也实现了网络化的通讯和管理，快速处理大量的历史数据，提高工作效率。

所述移动客户端App的使用过程包括打开移动客户端App，进入显示界面，如图2。可以选择查看PM2.5按钮、PM10按钮，以及图形呈现方式：曲线图、折线图、饼状图。当车间工作产生的抛光粉尘浓度超标时，App提示打开净化开关，启动车间的净化装置，降低车间粉尘浓度；当管理人员想要查看过去一个时间段的任意一个工作间环境工作状况时，在移动客户端App上选择查询按钮，可以查看用户需要监测的时间段和工作间；当车间粉尘浓度严重超标时，选择停止，则相应的工作间的操作机台立刻停止工作，同时选择求助功能，采取相应的措施。这样多功能，一体化，便捷的操作方式可以将N个云节点的工作情况实时反馈给用户，既精准又有效，同时也保障了工人的生命安全。

所述Web浏览器的过程包括用户输入IP地址直接访问云计算管理平台中的数据存储单元，查询环境参数信息，使得监控工作间抛光粉尘的渠道更加多样化，人性化。

整个监控系统的实现步骤如图3所示：

步骤27：工人启动工作间的抛光机，当移动客户端App发出停止指令时，执行步骤31，否则执行28；

步骤28：读取工作间抛光粉尘浓度信息，并执行步骤29；

步骤29：若粉尘浓度不大于阈值，执行步骤30，否则执行步骤33；

步骤30：关闭声光报警器，并继续执行步骤27；

步骤31：此时收到停止指令，抛光机停止工作，并执行步骤32

步骤32：开启声光报警器，提醒工作间的工人采取相应的应急措施，并执行步骤28；

步骤33：此时粉尘浓度大于阈值，开启声光报警器，并执行步骤34；

步骤34：关闭抛光机，确保工人工作安全，并执行步骤27。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来，在不脱离本发明原理的前提下可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，其特征在于，包括若干个工作间式抛光粉尘监控云节点，云计算管理平台，以及客户端；所述若干个工作间式抛光粉尘监控云节点均与所述云计算管理平台相连，所述云计算管理平台与所述客户端相连；

所述工作间式抛光粉尘监控云节点包括环境参数检测传感器、2.4G模块、MCU、声光报警单元、继电器控制单元、GPRS模块；环境参数检测传感器通过2.4G模块连接所述MCU，所述MCU分别连接声光报警单元、继电器控制单元，所述MCU通过GPRS模块无线连接所述云计算管理平台；所述环境参数检测传感器将检测的粉尘PM2.5、PM10、温度和湿度传送给所述MCU；所述MCU一方面在工作间的环境参数超标时控制声光报警单元启动，提示操作工撤离工作现场，同时通过继电器控制单元控制继电器动作，自动切断抛光设备电源，使抛光机停止工作；所述MCU另一方面将检测数据发送给云计算管理平台；

所述云计算管理平台包括接收单元、判断单元、数据处理单元、数据存储单元、控制调整单元；所述接收单元用于接收若干个监控云节点传送的工作间环境参数，以及来自客户端的控制指令；所述判断单元用于判断所述监控云节点采集的粉尘浓度与设定阈值的大小，以及有没有接收到客户端的控制指令；所述数据处理单元用于对接收的数据进行筛选以及预估；所述数据存储单元用于将所述数据处理单元的数据保存在云平台数据库中；所述控制调整单元用于当客户端发送指令至云计算管理平台、或当粉尘浓度大于设定阈值时，所述控制调整单元将控制指令通过GPRS网络发送给监控云节点的MCU；

所述客户端包括移动客户端App和Web浏览器；所述移动客户端App通过Web service访问云计算管理平台，读取数据存储单元中的环境参数，并以曲线形式显示在移动客户端App上；所述移动客户端App的操作界面上能够查看不同时间段、不同作业车间、不同传感器所采集的环境参数；所述移动客户端App能够接受客户相应的操作指令，以强制启动或消除声光报警，强制抛光设备停止工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，其特征在于，所述工作间式抛光粉尘监控云节点还包括工作间罩壳，所述罩壳顶部设有进风口和出风口，所述工作间罩壳设置在抛光车间的工作台上。

3.根据权利要求2所述的一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，其特征在于，所述环境参数检测传感器包括PM2.5和PM10传感器，温湿度传感器；所述PM2.5和PM10传感器、所述温湿度传感器集成在一起，分别放置在所述工作间罩壳的进风口、出风口、以及工作台附近的工作区。

4.根据权利要求3所述的一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，其特征在于，所述PM2.5和PM10传感器采用激光PM2.5传感器SDS011；所述温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控系统，其特征在于，所述MCU采用Arduino UNO控制器。

6.一种基于云计算和移动客户端App的工作间式抛光粉尘监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：启动工作间的抛光机，当移动客户端App发出停止指令时，执行步骤5，否则执行2；

步骤2：点击移动客户端App相应的按钮，读取工作间抛光粉尘浓度信息并显示，执行步骤3；

步骤3：若粉尘浓度不大于阈值，执行步骤4，否则执行步骤7；

步骤4：关闭声光报警器，并继续执行步骤1；

步骤5：在上述过程中若节点收到停止指令，抛光机停止工作，并执行步骤6

步骤6：开启声光报警器，提醒工作间的工人采取相应的应急措施，并执行步骤2；

步骤7：此时粉尘浓度大于阈值，移动客户端点击按钮，开启声光报警器，并执行步骤8；

步骤8：关闭抛光机，确保工人工作安全，并执行步骤1。