CN109218453B - 一种基于物联网的智能定位泵通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的智能定位泵通信系统，包括加油泵控制器、数据采集器、云数据管理平台、数据库和客户端；加油泵控制器与数据采集器通信连接，数据采集器采集加油泵控制器的运行参数的报文；所述数据采集器与云数据管理平台通信连接，数据采集器配置网络及定位参数并将运行参数和定位参数传送到云数据管理平台；云数据管理平台对运行参数和定位参数进行处理并传送至数据库；数据库与客户端通信连接，数据库将运行参数和定位参数传送至客户端。本发明可以方便售后人员及监测人员通过客户端及时了解加油泵每天的工作情况，提高了工作效率，且实现了传统产品数字化升级，并为产品的大数据分析提供了有效的保障。
Description
技术领域
本发明涉及工程车载智能定位泵站领域，特别是涉及一种基于物联网的智能定位泵通信系统。
背景技术
物联网，就是物物相连的互联网。物联网的核心还是互联网，是在互联网的基础上延伸和扩展的网络，是通过智能感知技术、FRID技术等多类技术的融合。根据预测，到2020年，物联网项目预计将占IT预算的43％。在这个信息数字化社会发展的驱动下，物联网将对传统非联网的产品实现数字化转型，及大数据分析提供基础。
随着我国互联网应用技术的高速发展，对企业来说，互联网技术的发展使得物联网技术已经是新产品占位和降低成本的必需品，是“信息化”时代的重要发展阶段。
工程车载加油泵类产品是一种传统用于车载抽油所需要的机电产品。在抽油的过程中，用户只能给现场操控泵的人员去看加油的基本情况及加油量，现有的工程车载加油泵类产品并不具备车载加油泵在野外准确定位、数据采集及智能传输的功能。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种实时监测、定位准确、智能传输的基于物联网的智能定位泵通信系统。
一种基于物联网的智能定位泵通信系统，包括加油泵控制器、数据采集器、云数据管理平台、数据库和客户端；
所述加油泵控制器与所述数据采集器通信连接，所述数据采集器采集所述加油泵控制器的运行参数的报文；
所述数据采集器与所述云数据管理平台通信连接，所述数据采集器配置网络及定位参数并将运行参数和定位参数传送到所述云数据管理平台；
所述云数据管理平台对运行参数和定位参数进行处理并传送至所述数据库；
所述数据库与所述客户端通信连接，所述数据库将运行参数和定位参数传送至所述客户端。
本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统通过将加油泵控制器嵌入到加油泵进行运行参数采集，使得加油泵各种工作状态下的运行参数一目了然，并通过数据采集器将定位参数和运行参数运用无线传输方式传送至云数据管理平台进行处理分析，并进一步传送到数据库和客户端，售后人员及监测人员可以通过客户端及时了解加油泵每天的工作情况，提高了工作效率，且实现了传统产品数字化升级，并为产品的大数据分析提供了有效的保障。
进一步优选地，所述加油泵控制器具有用于启动抽油的开始控件和用于停止抽油的停止控件；
所述加油泵控制器从开始按所述开始控件到结束按所述停止控件的时间段内进行运行参数采样，其中，所述运行参数包括电流、电压、温度；
所述加油泵控制器根据采集的电流、电压、温度确定是否发出警报及警报类型，所述警报类型包括空载警报、过流警报和过压警报。
进一步优选地，所述加油泵控制器采用基于单片机的串口通信与所述数据采集器通信连接。
进一步优选地，所述数据采集器系统上电，所述数据采集器请求所述加油泵控制器的报文，若所述数据采集器在报文发出超过预设时间后未接收到报文，则所述数据采集器重新请求所述加油泵控制器的报文，若超过预设次数请求后，所述数据采集器在报文发出超过预设时间后均未接收到报文，则所述数据采集器发出通信连接失败的报警。
进一步优选地，若所述数据采集器在报文发出后的预设时间内成功接收报文，则所述数据采集器通过AT指令配置成GPS实时定位功能模式，获取GPS的GPRMC定位信息包；
若未得到完整的GPRMC定位信息包，则所述数据采集器置定位故障报警标志；
所述数据采集器得到完整的GPRMC定位信息包或定位故障报警标志后，所述数据采集器通过AT指令配置成长连接网络透传模式，成功连接所述云数据管理平台后则发送包括设备ID号、产品类型在内的初始数据报文。
进一步优选地，若所述数据采集器在固定时间内收到来自所述云数据管理平台的初始数据帧确认，则所述数据采集器重新启动并初始化所述AT指令配置，且所述云数据管理平台把坐标在地图上显示出来；
所述云数据管理平台对所述数据采集器进行加载时间，若对时成功，则所述数据采集器向所述云数据管理平台发送应答报文，表示加载时间成功。
进一步优选地，若X表示电机运行的时间，Y表示采集的电流、电压及温度值，则
那么，
进一步，偏差：
进一步，采用n个偏差的平方和：
其中，Q取得最小值的a，b的求值公式：
进一步，
得到
进一步，设r为变量Y与X之间的样本相关系数，
|r|≤1，且|r|越接近于1，相关程度就越大，|r|越接近于0，相关程度越小；
将r与云数据管理平台预设的阈值比较，确定所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度是否正确。
进一步优选地，若r小于所述云数据管理平台预设的阈值，表示所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度有错误，所述云数据管理平台下发查询设备数据命令；
若r大于所述云数据管理平台预设的阈值，表示所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度正确，所述云数据管理平台将运行参数和定位参数传送至所述数据库。
进一步优选地，所述数据库为MySQL数据库。
进一步优选地，所述数据采集器为GPRS数据采集器、或nb-iot数据采集器、或TD-S-CDMA数据采集器、或SCDMA数据采集器、或无线射频数据采集器；
所述客户端为手机客户端、或Web客户端、或计算机应用程序。
相对于现有技术，本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统通过将加油泵控制器嵌入到加油泵进行运行参数采集，使得加油泵各种工作状态下的运行参数一目了然，并通过数据采集器将定位参数和运行参数运用无线传输方式传送至云数据管理平台进行处理分析，并进一步传送到数据库和客户端，售后人员及监测人员可以通过客户端及时了解加油泵每天的工作情况，提高了工作效率，且实现了传统产品数字化升级，并为产品的大数据分析提供了有效的保障。本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统具有实时监测、定位准确、智能传输等特点。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统的连接框图。
图2是数据采集器与云数据管理平台的通信协议报文帧示意图。
图3是加油泵控制器采集的运行参数的散点图。
图4是本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统的设备列表示例图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统的连接框图。本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统，包括加油泵控制器1、数据采集器2、云数据管理平台3、数据库4和客户端5。
所述加油泵控制器1与所述数据采集器2通信连接，所述数据采集器2采集所述加油泵控制器1的运行参数的报文。
所述数据采集器2与所述云数据管理平台3通信连接，所述数据采集器2配置网络及定位参数并将运行参数和定位参数传送到所述云数据管理平台3。
所述云数据管理平台3对运行参数和定位参数进行处理并传送至所述数据库4。
所述数据库4与所述客户端5通信连接，所述数据库4将运行参数和定位参数传送至所述客户端5。
进一步优选地，所述加油泵控制器1具有用于启动抽油的开始控件和用于停止抽油的停止控件。
所述加油泵控制器1从开始按所述开始控件到结束按所述停止控件的时间段内进行运行参数采样，其中，所述运行参数包括电流、电压、温度。
所述加油泵控制器1根据采集的电流、电压、温度确定是否发出警报及警报类型，所述警报类型包括空载警报、过流警报和过压警报。
由于加油泵的直流电机在同等条件下，电流q越大，它的转动力矩就越大，根据M＝Cm*Ia，Ia越大，M就越大，同样，在同等条件下，电压越大，转速越快，但不能超过额定电压，根据n＝(U–Ia*Ra)/Ce，U越大，转速就越高。通过上述公式及电流、电压采样参数分析，就可以计算出加油泵抽取的油量，工作时间和警报类型判断，所述加油泵控制器1一般采用常用的直流电源进行供电。
进一步优选地，所述加油泵控制器1采用基于单片机的串口通信与所述数据采集器2通信连接。通过串口通信的TX、RX、GND三个端口接到所述数据采集器2上，实现串口数据的双向传输，波特率设置为115200、校验位为0、数据位为8、停止位为1，所述单片机配外部晶振，可以将所述加油泵工作时的电流、电压及温度做稳定有效的采集。
所述数据采集器2包括无线通信模组、GPS通信模组、实时时钟定时器及缓存等。所述数据采集器2采用的是任意类型的互联网芯片，该芯片必须支持两种定位方式：第一种方式支持基站定位功能，可以通过运营商的网络获取到GM3P的大体位置，基站定位信息是通过AT指令获取，可以配合串口AT来配置，但是获取的并不是直接定位信息(例如：经纬度信息)，而是基站位置的信息，用户需要将此信息给到第三方，由第三方通过计算得到直接定位值。第二种方式采用GPS定位方式，GPS的定位信息可以使用指令查询，也可以使用GPS定时透传接收GPRMC定位信息包。在透传模式下选择向串口设备端发送，然后根据GPRMC信息格式获取定位数据。考虑到GPS信息数据采集的精度要求在10米左右的范围，而不是大体的位置，实施选用GPS定位方式，该方式定位精度在10米左右的范围内，定时预设时间采集坐标数据。
所述数据采集器2系统上电，所述数据采集器2请求所述加油泵控制器1的报文，若所述数据采集器2在报文发出超过预设时间后未接收到报文，则所述数据采集器2重新请求所述加油泵控制器1的报文，若超过预设次数请求后，所述数据采集器2在报文发出超过预设时间后均未接收到报文，则所述数据采集器2发出通信连接失败的报警，此时系统报警指示灯会不停闪烁。
若所述数据采集器2在报文发出后的预设时间内成功接收报文，则所述数据采集器2通过AT指令配置成GPS实时定位功能模式(AT+GPS＝1；AT+GPSTP＝"COM"；AT+GPSEN＝"on"；AT+GPSTM＝2)，获取GPS的GPRMC定位信息包。
上述预设时间可以为2秒。
若在1分钟内未得到完整的GPRMC定位信息包，则所述数据采集器2置定位故障报警标志。
所述数据采集器2得到完整的GPRMC定位信息包或定位故障报警标志后，所述数据采集器2通过AT指令配置成长连接网络透传模式(AT+WKMOD＝"NET"；AT+SOCKAEN＝"on"；AT+SOCKBEN＝"off"；AT+REGEN＝"off"；AT+SOCKASL＝"long")，成功连接所述云数据管理平台3后则发送包括设备ID号、产品类型在内的初始数据报文。
进一步优选地，若所述数据采集器2在固定时间内收到来自所述云数据管理平台3的初始数据帧确认，则所述数据采集器2重新启动并初始化所述AT指令配置，且所述云数据管理平台3把坐标在地图上显示出来。
上述固定时间可以为5秒。
所述云数据管理平台3对所述数据采集器2进行加载时间，若对时成功，则所述数据采集器2向所述云数据管理平台3发送应答报文，表示加载时间成功。
所述数据采集器2与所述云数据管理平台3通过通信协议进行传输，具体数据帧如图2所示：
1、前导字段选用两个字节，一般用在协议的开始作为判断整个报文帧的开头，不同的报文帧的开头可以代表不同的报文类型，比如正常的数据报文是“0x4A，0x61”，报警的数据报文是“0x4A，0x41”。
2、地址字段选用固定字节数，一般可以为12字节，用来区分不同的设备，设备都有唯一的一个系统ID，比如：“000000000000000000000001，0x000000000000000000000002”代表不同的设备编号。
3、长度字段选用固定位数，例如：考虑到此系统单次通信传输字节数最大有255个字节，最少有100个字节，因而8位正好合适。
4、功能字段选用一个字节，作为各种不同的功能命令的编码。比如:0x01表示查询系统ID命令，0x02表示复位系统命令等。
5、数据字段为n*8个字节，表示不同功能命令的编码下的数据，根据功能命令的编码的不同，命令字段长度也就相应不一样。
6、效验字段采用CRC两个字节的循环冗余校验，用来判定报文帧传输与接收是否一致。
7、结束字段统一采用两个字节来定义，作为判断整个报文帧的结束标识。
进一步优选地，请参阅图3，图3是加油泵控制器采集的运行参数的散点图。
若X表示电机运行的时间，Y表示采集的电流、电压及温度值，则
那么，
进一步，偏差：
进一步，采用n个偏差的平方和：
其中，Q取得最小值的a，b的求值公式：
进一步，
得到回归直线方程
进一步，设r为变量Y与X之间的样本相关系数，
|r|≤1，且|r|越接近于1，相关程度就越大，|r|越接近于0，相关程度越小。
将r与云数据管理平台3预设的阈值比较，确定所述加油泵控制器1采集的电流、电压及温度是否正确。
若r小于所述云数据管理平台3预设的阈值，表示所述加油泵控制器1采集的电流、电压及温度有错误，所述云数据管理平台3下发查询设备数据命令。
若r大于所述云数据管理平台3预设的阈值，表示所述加油泵控制器1采集的电流、电压及温度正确，所述云数据管理平台3将运行参数和定位参数传送至所述数据库4。
请参阅图4，图4是本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统的设备列表示例图。确定加油泵控制器1采集的电流、电压及温度正确后，所述云数据管理平台3将所述加油泵控制器1的加油的油量、平均油量、总油量、GPS定位信息、电机的运行时间、电机运行时的电流及电压、温度各个参数传送到所述数据库4上，系统后台会根据所述数据库4的入库参数，推送到所述云数据管理平台3的设备列表上显示出来。
利用物联网通信、GPS定位及线性回归算法，能够对所述加油泵控制器1采集到的运行参数进行验证分析，如果通信数据有误，就能够快速发现，所述数据采集器2设有重传及查询机制，有效保证了所述加油泵控制器1的电流、电压及温度离散点的正确性。
进一步优选地，本实施例的所述数据采集器2可以为GPRS数据采集器、或nb-iot数据采集器、或TD-S-CDMA数据采集器、或SCDMA数据采集器、或无线射频数据采集器等多种类型。
所述数据库4为MySQL数据库等任何类型的数据库。
所述客户端5可以为手机客户端、或Web客户端、或计算机应用程序。
本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统可以用来监控工程车载加油泵在野外进行抽油时加油泵的工作时间，计算加油泵抽取油量，对加油泵空载、过流和过压报警，并利用采集的加油泵工作时的电流、电压分析加油泵的每天工作效率等问题。
相对于现有技术，本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统通过将加油泵控制器嵌入到加油泵进行运行参数采集，使得加油泵各种工作状态下的运行参数一目了然，并通过数据采集器将定位参数和运行参数运用无线传输方式传送至云数据管理平台进行处理分析，并进一步传送到数据库和客户端，售后人员及监测人员可以通过客户端及时了解加油泵每天的工作情况，提高了工作效率，且实现了传统产品数字化升级，并为产品的大数据分析提供了有效的保障。本发明的基于物联网的智能定位泵通信系统具有实时监测、定位准确、智能传输等特点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于物联网的智能定位泵通信系统，其特征在于：包括加油泵控制器、数据采集器、云数据管理平台、数据库和客户端；
所述加油泵控制器与所述数据采集器通信连接，所述数据采集器采集所述加油泵控制器的运行参数的报文；
所述数据采集器与所述云数据管理平台通信连接，所述数据采集器配置网络及定位参数并将运行参数和定位参数传送到所述云数据管理平台；
所述云数据管理平台对运行参数和定位参数进行处理并传送至所述数据库；
所述数据库与所述客户端通信连接，所述数据库将运行参数和定位参数传送至所述客户端，
其中，所述加油泵控制器具有用于启动抽油的开始控件和用于停止抽油的停止控件；
所述加油泵控制器从开始按所述开始控件到结束按所述停止控件的时间段内进行运行参数采样，其中，所述运行参数包括电流、电压、温度；
所述加油泵控制器根据采集的电流、电压、温度确定是否发出警报及警报类型，所述警报类型包括空载警报、过流警报和过压警报；
若X表示电机运行的时间，Y表示采集的电流、电压及温度值，则
那么，
进一步，偏差：
进一步，采用n个偏差的平方和：
其中，Q取得最小值的a，b的求值公式：
进一步，
得到
进一步，设r为变量Y与X之间的样本相关系数，
|r|≤1，且|r|越接近于1，相关程度就越大，|r|越接近于0，相关程度越小；
将r与云数据管理平台预设的阈值比较，确定所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度是否正确；
所述数据采集器系统上电，所述数据采集器请求所述加油泵控制器的报文，若所述数据采集器在报文发出超过预设时间后未接收到报文，则所述数据采集器重新请求所述加油泵控制器的报文，若超过预设次数请求后，所述数据采集器在报文发出超过预设时间后均未接收到报文，则所述数据采集器发出通信连接失败的报警；
若所述数据采集器在报文发出后的预设时间内成功接收报文，则所述数据采集器通过AT指令配置成GPS实时定位功能模式，获取GPS的GPRMC定位信息包；
若未得到完整的GPRMC定位信息包，则所述数据采集器置定位故障报警标志；
所述数据采集器得到完整的GPRMC定位信息包或定位故障报警标志后，所述数据采集器通过AT指令配置成长连接网络透传模式，成功连接所述云数据管理平台后则发送包括设备ID号、产品类型在内的初始数据报文；
若所述数据采集器在固定时间内收到来自所述云数据管理平台的初始数据帧确认，则所述数据采集器重新启动并初始化所述AT指令配置，且所述云数据管理平台把坐标在地图上显示出来；
所述云数据管理平台对所述数据采集器进行加载时间，若对时成功，则所述数据采集器向所述云数据管理平台发送应答报文，表示加载时间成功。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能定位泵通信系统，其特征在于：所述加油泵控制器采用基于单片机的串口通信与所述数据采集器通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能定位泵通信系统，其特征在于：若r小于所述云数据管理平台预设的阈值，表示所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度有错误，所述云数据管理平台下发查询设备数据命令；
若r大于所述云数据管理平台预设的阈值，表示所述加油泵控制器采集的电流、电压及温度正确，所述云数据管理平台将运行参数和定位参数传送至所述数据库。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的智能定位泵通信系统，其特征在于：所述数据库为MySQL数据库。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能定位泵通信系统，其特征在于：所述数据采集器为GPRS数据采集器、或nb-iot数据采集器、或TD-S-CDMA数据采集器、或SCDMA数据采集器、或无线射频数据采集器；
所述客户端为手机客户端、或Web客户端、或计算机应用程序。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Xicha Road, Baiyun District of Guangzhou City, Guangdong province 510000 No. 799 first floor Applicant after: GUANGZHOU HAITONG INDUSTRIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Xicha Road, Baiyun District of Guangzhou City, Guangdong province 510000 No. 799 first floor Applicant before: GUANGZHOU HYETONE ELECTRICAL EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: An intelligent positioning pump communication system based on Internet of things Effective date of registration: 20220303 Granted publication date: 20210820 Pledgee: CITIC Bank Co.,Ltd. Guangzhou Branch Pledgor: GUANGZHOU HAITONG INDUSTRIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980002118 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230607 Granted publication date: 20210820 Pledgee: CITIC Bank Co.,Ltd. Guangzhou Branch Pledgor: GUANGZHOU HAITONG INDUSTRIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980002118 |