CN108021069A

CN108021069A - 一种设备运行状态窄带物联网监测系统

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Publication number: CN108021069A
Application number: CN201711469766.4A
Authority: CN
Inventors: 侯文浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本发明涉及一种设备运行状态窄带物联网监测系统，该监测系统用以检测一台设备的运行情况，包括采集器、窄带物联网收发模块、嵌入式微电脑、LCD显示屏、RS‑485接口；嵌入式微电脑与采集器、窄带物联网收发模块、LCD显示屏、RS‑485接口相连接，若干采集器将采集的信息通过窄带物联网收发模块传输到嵌入式微电脑，采集的信息经嵌入式微电脑处理后传输到厂级设备物联网运行状态监测系统。优点是：采用了多种窄带物联网采集器，配合窄带物联网收发器及设备运行状态窄带物联网监测和预知维修模式；具有窄带物联网的低功耗、低成本、高覆盖、强连接，接入简单、即插即用、节省回传、易于与现有终端兼容等特点。

Description

一种设备运行状态窄带物联网监测系统

技术领域

本发明涉及设备运行状态监测技术领域，特别涉及一种设备运行状态窄带物联网监测系统。

背景技术

设备是企业的主要生产工具，是生产能力的保障，设备也是企业现代化水平的重要标志。对于一个国家而言，设备既是发展国民经济的物质技术基础，又是衡量社会发展水平与物质文明程度的重要尺度。隨着工业生产的发展,设备现代化水平的提高，设备在现代化生产中的作用与影响日益扩大。提高企业设备维护管理水平,以获得良好的运行效果，是保证企业生产正常运行的基础。因此，设备的运行状态监测是设备维护管理先决条件，得到了企业相应的重视、充实和发展。

设备及构成设备的零部件，在温湿度、应力、摩擦、腐蚀、环境等多种因素作用下，而产生缺陷。这些缺陷，如：变形、损耗、松动、变质等，叫做直接缺陷。由直接缺陷产生的振动、泄漏、异响、发热、污染等，称间接缺陷。这些缺陷的变化是异常的征兆，观察测定这些征兆的参数就可预测预防设备故障的发生。

设备维护管理的新理论、新模式，使设备维护管理进入了现代管理阶段。把基础物理、化学及现代信息技术应用到设备运行状态监测和故障诊断中来，近而把设备运行状态监测和维修方式，推进到了“预知维修”阶段。把系统论、控制论与现代优化理论，应用到设备的经济、技术的综合管理上，也形成一系列设备的现代管理方法。使人们从单凭经验进行判断和决策，进入了以定性质、定时域，同时又定量的预知、预见和预判，进而对设备运行状态可以作出科学的决策。随着计算机技术的发展，设备进入了动态和优化型综合管理的新阶段。可以认为现代科学成果的广泛应用，是提高效率和效益取之不尽的源泉。

当前，由于网络传感器、互联网、移动互联网、物联网、云计算、大数据，持别是窄带物联网的技术的开发和应用，给设备运行状态监测和维修，带来了新机遇。可以克服设备故障和损坏的事后维修和定期维修的诸多弊病，利用窄带物联网的技术可以实现设备的多参数、广域、远距离有线、无线监测，这是设备运行状态监测和预知维修的重大创新，会给现代企业带来显著效益。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种设备运行状态窄带物联网监测系统，通过对设备环境及使用情况信息采集，再由窄带物联网传输，实现对设备的实时监控，实时了解设备的运行状态。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种设备运行状态窄带物联网监测系统，该监测系统用以检测一台设备的运行情况，包括采集器、窄带物联网收发模块、嵌入式微电脑、LCD显示屏、RS-485接口；嵌入式微电脑与采集器、窄带物联网收发模块、LCD显示屏、RS-485接口相连接，若干采集器将采集的信息通过窄带物联网收发模块传输到嵌入式微电脑，采集的信息经嵌入式微电脑处理后传输到厂级设备物联网运行状态监测系统。

所述的采集器包括嵌入式微电脑和与嵌入式微电脑相连接的传感器、NB-IoT窄带物联网模块、LCD显示屏、警示灯、锂电池、RS-485接口；NB-IoT窄带物联网模块与窄带物联网收发模块相通讯，锂电池为采集器供电；RS-485接口用以有线传输；LCD显示屏用以显示数据传输信息；传感器将采集的数据信息传输到嵌入式微电脑，嵌入式微电脑将处理后的数据信息通过窄带物联网收发模块传输到窄带物联网收发模块；

传感器用以采集油质、压力、温度、湿度、振动、流量、液位、转速、加速度、位移或电量信息。

所述的采集器包括油质采集器、压力采集器、温度采集器、振动采集器、流量采集器、液位采集器、转速采集器、加速度采集器、位移采集器、电量采集器的一种或两种以上。

所述的温度采集器包括一线总线式全数字温度变送器、螺母、导热环；导热环通过螺母固定在被测物体上，导热环与温度变送器为一体式结构；温度变送器的数据端CD发送的温度数据，电源端VD相连接，并通过上位电阻Rd与锂电池连接，各接地端相连接。

所述的厂级设备物联网运行状态监测系统通过网络传输，将数据接收整合传输到云存储。

所述的窄带物联网收发模块包括嵌入式微处理器、NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口，嵌入式微处理器与NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口相连接，NB-IoT窄带物联网模块用以将输出的处理数据传输到采集器以及向嵌入式微处理器；RS-485接口用以实现有线通讯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了窄带物联网油质采集器、窄带物联网压力采集器、窄带物联网温度、湿度采集器、窄带物联网振动采集器、窄带物联网流量采集器、窄带物联网液位采集器、窄带物联网转速采集器、窄带物联网加速度采集器、窄带物联网位移采集器、窄带物联网电量采集器、窄带物联网收发模块等。并就风机窄带物联网运行状态监测系统和轧钢车间主要设备运行状态窄带物联网监测系统的实际应用，体现了设备运行状态窄带物联网监测模式的创新特点；

2、本发明采用窄带物联网系列数据采集器、窄带物联网收发器及设备运行状态窄带物联网监测和预知维修模式，其具有创新性和实用性；

3、本发明的窄带物联网系列数据采集器、窄带物联网收发器及设备运行状态窄带物联网监测系统，具有窄带物联网的低功耗、低成本、高覆盖、强连接，接入简单、即插即用、节省回传、易于与现有终端兼容等突出特点，是现在所有无线传输设备不具备的，这些特点，使本发明的系列数据采集器、收发器和监测系统，会得到新的和广泛的应用。

附图说明

图1是油质采集器组成图。

图2是压力采集器组成图。

图3是温度(或湿度)采集器组成图。

图4是温度变送器在被测温物体上的安装示意图。

图5是温度变送器在被测温物体上的俯视图。

图6是振动采集器组成图。

图7是流量采集器组成图。

图8是液位采集器组成图。

图9是转速采集器组成图。

图10是加速度采集器组成图。

图11是位移采集器组成图。

图12是电量采集器组成图。

图13是窄带物联网收发模块组成图。

图14是减速机窄带物联网运行状态监测系统图。

图15是风机窄带物联网运行状态监测系统图。

图16是某轧钢车间主要设备运行状态窄带物联网监测系统图。

图17是厂级设备物联网运行状态监测系统图。

图中：1-被测物体2-接线螺柱3-温度变送器4-Vd端5-CD端6-接地端7-密封膏8-螺母9-垫圈10-导热环。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图14、图15，一种设备运行状态窄带物联网监测系统，该监测系统用以检测一台设备的运行情况，包括采集器、窄带物联网收发模块、嵌入式微电脑、LCD显示屏、RS-485接口；嵌入式微电脑与采集器、窄带物联网收发模块、LCD显示屏、RS-485接口相连接，若干采集器将采集的信息通过窄带物联网收发模块传输到嵌入式微电脑，采集的信息经嵌入式微电脑处理后传输到厂级设备物联网运行状态监测系统。

见图1-图12，采集器包括嵌入式微电脑和与嵌入式微电脑相连接的传感器、NB-IoT窄带物联网模块、LCD显示屏、警示灯、锂电池、RS-485接口；NB-IoT窄带物联网模块与窄带物联网收发模块相通讯，锂电池为采集器供电；RS-485接口用以有线传输；LCD显示屏用以显示数据传输信息；传感器将采集的数据信息传输到嵌入式微电脑，嵌入式微电脑将处理后的数据信息通过窄带物联网收发模块传输到窄带物联网收发模块。

见图1-图15，传感器用以采集油质、压力、温度、湿度、振动、流量、液位、转速、加速度、位移或电量信息；采集器包括油质采集器、压力采集器、温度采集器、振动采集器、流量采集器、液位采集器、转速采集器、加速度采集器、位移采集器、电量采集器的一种或两种以上。油质采集器用以采集油路中油质的相关技术指标。见图6，为防止振动采集器脱离被测物体，振动采集器通过磁铁固定。

见图3-图5，温度采集器包括一线总线式全数字温度变送器3、螺母8、导热环10；导热环10通过螺母8、垫圈9固定在被测物体1的接线螺柱2上，导热环10与温度变送器3为一体式结构；温度变送器3的数据端CD端5发送的温度数据，电源VD端4相连接，并通过上位电阻Rd与锂电池连接，各接地端6相连接。温度变送器3两端用密封膏7密封隔绝环境，以延长其使用寿命。

见图12，电量采集器包括电量计量装置控制器和与电量计量装置控制器相连接的NB-IoT窄带物联网模块、时钟电路、DS18B20测温元件、LCD屏、键盘、报警单元、光电隔离单元、开关量输入/输出单元、ASIC测量芯片，光电隔离单元与RS-485接口、4-20mA恒流输出口相连接，开关量输入/输出单元与光电隔离单元连接。电量采集器用于采集电流、电压等信息，网络电量计量装置控制器是由8位单片微机组成的嵌入式微电脑；ASIC测量芯片是电量测量专用芯片，输入端接有来自被测电量的电流传感器CT和电压传感器PT，完成电量测量后，将数据传给网络电量计量装置控制器进一步处理、存储和网络传输；4～20mA恒流输岀端为其外接传感器提供标准电流源；DS18B20是一线总线式数字温度变送器，是为测量电量采集器内部温升而专设的；时钟电路是专为计量电量和低谷(23时～次日7时为低谷时间，其电价约为峰时的一半)电量而设置的。

见16、图17，厂级设备物联网运行状态监测系统通过网络传输，将数据接收整合传输到云存储。

见图13，窄带物联网收发模块包括嵌入式微处理器、NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口，嵌入式微处理器与NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口相连接，NB-IoT窄带物联网模块用以将输出的处理数据传输到采集器以及向嵌入式微处理器；RS-485接口用以实现有线通讯。

见图14，以减速机运行状态窄带物联网监测系统为例，减速机检测其转速、振动情况，内部的液位、油质、油压、温度检测，因此采用油质采集器、压力采集器、温度采集器、振动采集器、液位采集器、转速采集器，并将采集的信息通过NB-IoT窄带物联网模块传输到嵌入式微电脑，完成整个减速机运行状态数据的采集。

见图15，风机运行状态窄带物联网监测系统，包括振动采集器、转速采集器、温度湿度采集器、风流量采集器，用来采集风机运行时的振动、转速、温度、湿度、风的流量信息，再将采集的信息通过NB-IoT窄带物联网模块传输到嵌入式微电脑，完成整个风机运行状态数据的采集。

依据上述方式可实现一个车间所有设备的统一采集管理，如某轧钢车间主要设备运行状态的监测，见图16，可检测减速机运行状态、风机状态、轧制线状态、矫直机状态、电量状态、定尺机状态、加热炉状态，进而了解整个车间设备的运行状态，并将车间所有设备信息通过NB-IoT窄带物联网收发模块集中采集到全固态微电脑，并可传输到云存储。全固态微电脑采用占美的GZ1037工控机。见图17，还可整合各个车间设备信息，统一传输到厂级设备物联网运行状态监测系统，通过网络传输整合所有设备信息，对数据进行管理应用。

Claims

1.一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，该监测系统用以检测一台设备的运行情况，包括采集器、窄带物联网收发模块、嵌入式微电脑、LCD显示屏、RS-485接口；嵌入式微电脑与采集器、窄带物联网收发模块、LCD显示屏、RS-485接口相连接，若干采集器将采集的信息通过窄带物联网收发模块传输到嵌入式微电脑，采集的信息经嵌入式微电脑处理后传输到厂级设备物联网运行状态监测系统。

2.根据权利要求1所述的一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，所述的采集器包括嵌入式微电脑和与嵌入式微电脑相连接的传感器、NB-IoT窄带物联网模块、LCD显示屏、警示灯、锂电池、RS-485接口；NB-IoT窄带物联网模块与窄带物联网收发模块相通讯，锂电池为采集器供电；RS-485接口用以有线传输；LCD显示屏用以显示数据传输信息；传感器将采集的数据信息传输到嵌入式微电脑，嵌入式微电脑将处理后的数据信息通过窄带物联网收发模块传输到窄带物联网收发模块；

3.根据权利要求1所述的一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，所述的采集器包括油质采集器、压力采集器、温度采集器、振动采集器、流量采集器、液位采集器、转速采集器、加速度采集器、位移采集器、电量采集器的一种或两种以上。

4.根据权利要求3所述的一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，所述的温度采集器包括一线总线式全数字温度变送器、螺母、导热环；导热环通过螺母固定在被测物体上，导热环与温度变送器为一体式结构；温度变送器的数据端CD发送的温度数据，电源端VD相连接，并通过上位电阻Rd与锂电池连接，各接地端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，所述的厂级设备物联网运行状态监测系统通过网络传输，将数据接收整合传输到云存储。

6.根据权利要求1所述的一种设备运行状态窄带物联网监测系统，其特征在于，所述的窄带物联网收发模块包括嵌入式微处理器、NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口，嵌入式微处理器与NB-IoT窄带物联网模块、RS-485接口相连接，NB-IoT窄带物联网模块用以将输出的处理数据传输到采集器以及向嵌入式微处理器；RS-485接口用以实现有线通讯。