CN110400451A - 基于LoRa无线通信的测振测温系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于无线监测技术领域，尤其涉及一种基于LoRa无线通信的测振测温系统。工业生产中存在风机、电机等设备，通常振动和温度参数可反映设备工作状态。为了获知设备特征参数，通常现场布线通过有线传输方式将数据传送至主控室，再人工点检并记录。但工业现场往往布置复杂、环境恶劣，造成布线困难，缺乏实时性。本申请提供一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，传感单元检测设备的数据，并将其传输至第一处理单元，再由LoRa通信发送单元无线传输至LoRa通信接收单元，再由LoRa通信接收单元将数据传输至第二处理单元，完成了数据的无线远程传输。本申请配置便捷，具备实时性，能有效排出安全隐患，提高工作效率。

Description

基于LoRa无线通信的测振测温系统

技术领域

本申请涉及无线监测技术领域，尤其涉及一种基于LoRa无线通信的测振测温系统。

背景技术

钢铁行业是国民经济的支柱行业，但是，它为经济发展做出重要贡献的同时，也伴随着潜在的安全运行问题。在钢铁企业内存在大量风机、电机等设备，通常利用振动和温度特性可以及时反映设备的运行状况，这不仅关乎设备与生产运行的安全，也直接影响设备的使用寿命。

目前，为了获知设备的运行状态，通常采用现场布置传感器并通过有线传输的方式将测量结果传送至主控室，然后由工作人员记录测量结果并作出相应的处理。但由于工业现场往往布置复杂、障碍物较多、环境恶劣，传统的测量仪器布线十分困难，在实时性要求较高的场景中也不宜采用传统人工点检并在后台记录的方式进行观察。

因此，如何能更加高效便捷实时地获取设备的振动和温度特性参数，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，以解决当前无法高效便捷实时地获取设备的振动和温度特性参数的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，包括发送模块和接收模块；

所述发送模块包括第一电源单元、传感单元、数显单元、第一存储单元、LoRa通信发送单元和第一处理单元，所述第一电源单元、所述传感单元、所述数显单元、所述第一存储单元以及所述LoRa通信发送单元分别与所述第一处理单元相连；

所述第一电源单元用于给所述第一处理单元供电，所述传感单元用于检测目标物的传感信号，所述第一存储单元用于存储LoRa通信发送单元的设置参数，所述第一存储单元可进行读写操作，所述数显单元用于显示所述传感单元检测出的传感信号值，LoRa通信发送单元用于将所述第一处理单元处理过的传感信号数据以LoRa无线通信模式传输至所述接收模块；

所述接收模块包括LoRa通信接收单元、第二电源单元、第二存储单元和第二处理单元，所述LoRa通信接收单元、所述第二电源单元以及所述第二存储单元分别与所述第二处理单元相连；

所述第二电源单元用于给所述第二处理单元供电，所述LoRa通信接收单元用于接收所述发送模块传输的传感信号数据，所述LoRa通信接收单元将所述传感信号数据传输至所述第二处理单元，所述第二处理单元将所述传感信号数据存储至存储单元。

可选的，所述传感单元包括温度传感子单元和振动传感子单元，所述温度传感子单元用于检测目标物的温度传感信号，所述振动传感子单元用于检测目标物的振动传感信号。

可选的，所述振动传感子单元的采集信号为0-5V正弦波信号，所述采集信号依次通过滤波器、跟随器、以及整流器后转化为直流信号，所述直流信号幅值的测量通过模数转换器AD7705的1路通道直接读取其电压值，计算出振动幅值，所述振动幅值传输至所述第一处理单元。

可选的，所述发送模块还包括RS232单元，所述RS232单元与所述第一处理单元相连，所述RS232单元设置有总线串口。

可选的，所述接收模块还包括网络单元，所述网络单元与所述第二处理单元相连，所述网络单元用于将所述接收模块接收到的传感信号数据传输至互联网。

可选的，还包括交换机和控制中心，所述交换机用于接收所述网络单元传输的传感信号数据，所述交换机将所述传感信号数据传输至控制中心。

可选的，所述第二处理单元对传感信号数据进行处理后，还对传感信号数据按照MODBUS TCP/IP协议的形式进行数据封装并将传感信号数据传输至所述网络单元。

可选的，所述发送模块还包括按键单元，所述按键单元与所述第一处理单元相连，所述按键单元包括通道选择按键和功能按键，所述功能按键包括预警值位选择按键、预警值增加按键、预警值减少按键以及功能确认键。

可选的，所述数显单元由数码管组成，所述数码管用于显示由所述按键单元设定的预警值。

可选的，所述数显单元还包括报警子单元，所述报警子单元用于当所述传感信号数据大于所述预警值时发出警报。

本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请提供一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，包括发送模块和接收模块；针对工业领域中监测目标物的振动和温度等特性，系统的发送端设置在目标物附近，将传感器连接到发送模块的第一处理单元上，传感信号数据经过处理后，由LoRa通信发送单元发送给接收模块的LoRa通信接收单元，再由LoRa通信接收单元将传感信号数据传输至第二处理单元，完成了传感信号数据的无线远程传输。相比人工巡检，本申请能更加高效便捷实时地获取设备的振动和温度特性参数，节约人力物力成本，装配简单不繁琐，可靠性高，同时减少了工业生产中的安全隐患，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例的结构框图；

图2为本申请的另一个实施例的结构框图；

图3为本申请的又一个实施例的结构框图；

图4为本申请的一个发送模块实施例的结构框图。

其中，LoRa通信发送单元与LoRa通信接收单元通过LoRa无线通信方式传输数据，在附图中已明确标记，在虚线框外紧挨LoRa通信发送单元与LoRa通信接收单元处设置，此处不应产生歧义。此外，虚线框仅为体现其在功能上或名称上属于一个整体，为便于理解而标示。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种实施例的结构框图。

本实施例提供一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，包括发送模块和接收模块；

所述发送模块包括第一电源单元、传感单元、数显单元、第一存储单元、LoRa通信发送单元和第一处理单元，所述第一电源单元、所述传感单元、所述数显单元、所述第一存储单元以及所述LoRa通信发送单元分别与所述第一处理单元相连；

所述第一电源单元用于给所述第一处理单元供电，所述传感单元用于检测目标物的传感信号，所述第一存储单元用于存储LoRa通信发送单元的设置参数，所述第一存储单元可进行读写操作，所述数显单元用于显示所述传感单元检测出的传感信号值，LoRa通信发送单元用于将所述第一处理单元处理过的传感信号数据以LoRa无线通信模式传输至所述接收模块；

所述接收模块包括LoRa通信接收单元、第二电源单元、第二存储单元和第二处理单元，所述LoRa通信接收单元、所述第二电源单元以及所述第二存储单元分别与所述第二处理单元相连；

所述第二电源单元用于给所述第二处理单元供电，所述LoRa通信接收单元用于接收所述发送模块传输的传感信号数据，所述LoRa通信接收单元将所述传感信号数据传输至所述第二处理单元，所述第二处理单元将所述传感信号数据存储至存储单元。

本实施例中，第一电源单元用于给第一处理单元供电，实际上，由于传感单元、数显单元、第一存储单元以及LoRa通信发送单元分别与第一处理单元相连，第一电源单元间接地给传感单元、数显单元、第一存储单元以及LoRa通信发送单元提供了电源，使得各部件得以通电正常运行。同理，第二电源单元的功能和作用类似。

第一处理单元是一种单片机，即MCU,微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。与第一处理单元类似，第二处理单元也是一种单片机。

传感单元检测到目标物的传感信号后，进过数据的一系列处理，将传感信号数据传输至第一处理单元，第一处理单元再将传感信号数据通过LoRa通信发送单元无线发送给LoRa通信接收单元。在本申请中，如无特殊说明，“传感信号”、“传感信号数据”，只是传感单元检测并传输的数据在不同处理过程中的称谓而已，其本质核心依然是传感单元检测到并传输的信号。

当LoRa通信接收单元接收到传感信号数据后，将数据传输至第二处理单元，随后第二处理单元将数据存储至第二存储单元。从而完成了传感信号由被检测物经过LoRa通信技术无线传输并顺利接收存储的过程，实现了本实施例的目的。

可选的，所述传感单元包括温度传感子单元和振动传感子单元，所述温度传感子单元用于检测目标物的温度传感信号，所述振动传感子单元用于检测目标物的振动传感信号。

本实施例是实际工业应用的一个实例，工业场景中常常需要获知温度数据和振动数据，因此将传感单元设置为温度传感子单元和振动传感子单元，用于检测目标物的温度传感信号和振动传感信号，通过上一实施例中描述的LoRa通信技术无线传输的环节，本实施例可以顺利的远程获知工业现场的温度和振动状态，从而为调整工业生产提供决策参考。

可选的，所述振动传感子单元的采集信号为0-5V正弦波信号，所述采集信号依次通过滤波器、跟随器、以及整流器后转化为直流信号，所述直流信号幅值的测量通过模数转换器AD7705的1路通道直接读取其电压值，计算出振动幅值，所述振动幅值传输至所述第一处理单元。

本实施例中限定振动传感子单元的采集信号为0-5V正弦波信号，可以有效降低能耗，产生0-5V正弦波信号所需要的能量要求并不高，同时又能达到高保真的效果，确保数据不失真。在保证准确度的前提下节约了经济成本。

可选的，所述发送模块还包括RS232单元，所述RS232单元与所述第一处理单元相连，所述RS232单元设置有总线串口。

参见附图4，本实施例中的RS232单元与第一处理单元直接通过总线相连，并且在RS232单元上设置有总线串口，方便了测试设备直接对一信号处理单元乃至发送模块进行调试或分析，也可对各部件的工作状态进行监控，监控其运行是否正常，当出现异常状态时及时进行检修。

可选的，所述接收模块还包括网络单元，所述网络单元与所述第二处理单元相连，所述网络单元用于将所述接收模块接收到的传感信号数据传输至互联网。

参见附图2，本实施例中使用网络单元将第二处理单元或者接收模块接收到的传感信号数据传输至互联网，极大的便利了信息的流通。工作人员通过互联网即可实时获知工业现场的设备运行状态，方便快捷，进一步提高了工作效率。

可选的，还包括交换机和控制中心，所述交换机用于接收所述网络单元传输的传感信号数据，所述交换机将所述传感信号数据传输至控制中心。

参见附图3，本实施例中设置交换机和控制中心，交换机用于接收网络单元传输的传感信号数据，并将传感信号数据传输至控制中心。在工业生产中非常实用，工作人员通过控制中心对设备运行状态进行监控，及时反馈生产的决策和状态，提高工业生产效能。

可选的，所述第二处理单元对传感信号数据进行处理后，还对传感信号数据按照MODBUS TCP/IP协议的形式进行数据封装并将传感信号数据传输至所述网络单元。

本实施例中，MODBUS TCP/IP协议是目前比较通行的工业互联网协议，可实现物联网的高效沟通，满足MODBUS TCP/IP协议可避免更多兼容性问题，使用方便，可靠稳定。

可选的，所述发送模块还包括按键单元，所述按键单元与所述第一处理单元相连，所述按键单元包括通道选择按键和功能按键，所述功能按键包括预警值位选择按键、预警值增加按键、预警值减少按键以及功能确认键。

本实施例中设置按键单元，按键单元与第一处理单元相连，按键单元可直接通过按键对第一处理单元进行操作，按键单元包括通道选择按键和功能按键，通道选择按键用于选择数据来源，当接收模块中的传感单元的数量比较大时，可以手动选择接收具体哪一个或哪几个传感单元的数据；功能按键进一步分为预警值位选择按键、预警值增加按键、预警值减少按键以及功能确认键，预警值位选择按键可选择或设定具体的预警值，预警值为根据传感单元类型划分的预报警值或阈值，比如温度传感子单元，预警值为某一温度值或温度值范围；预警值增加按键和预警值减少按键就是对预警值进行增减调整；功能确认键可对所设置结果最终确认，按下功能确认键即设定好全部参数。

可选的，所述数显单元由数码管组成，所述数码管用于显示由所述按键单元设定的预警值。

本实施例中的数显单元由数码管组成，数码管具备显示功能，可显示按键单元设定的预警值，工作人员可以目视，比较直观，方便了操作。

可选的，所述数显单元还包括报警子单元，所述报警子单元用于当所述传感信号数据大于所述预警值时发出警报。

本实施例中设置报警子单元，当传感信号数据大于预警值时，报警子单元可发出警报，提醒工作人员注意并改善生产状态，有利于工业生产的安全稳定运行。

本申请的基于LoRa无线通信的测振测温系统，针对工业领域中监测目标物的振动和温度等特性，系统的发送端设置在目标物附近，将传感器连接到发送模块的第一处理单元上，传感信号数据经过处理后，由LoRa通信发送单元发送给接收模块的LoRa通信接收单元，再由LoRa通信接收单元将传感信号数据传输至第二处理单元，完成了传感信号数据的无线远程传输。相比人工巡检，本申请能更加高效便捷实时地获取设备的振动和温度特性参数，节约人力物力成本，装配简单不繁琐，可靠性高，同时减少了工业生产中的安全隐患，提高了工作效率。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，包括发送模块和接收模块；

所述发送模块包括第一电源单元、传感单元、数显单元、第一存储单元、LoRa通信发送单元和第一处理单元，所述第一电源单元、所述传感单元、所述数显单元、所述第一存储单元以及所述LoRa通信发送单元分别与所述第一处理单元相连；

所述第一电源单元用于给所述第一处理单元供电，所述传感单元用于检测目标物的传感信号，所述第一存储单元用于存储LoRa通信发送单元的设置参数，所述第一存储单元可进行读写操作，所述数显单元用于显示所述传感单元检测出的传感信号值，LoRa通信发送单元用于将所述第一处理单元处理过的传感信号数据以LoRa无线通信模式传输至所述接收模块；

所述接收模块包括LoRa通信接收单元、第二电源单元、第二存储单元和第二处理单元，所述LoRa通信接收单元、所述第二电源单元以及所述第二存储单元分别与所述第二处理单元相连；

所述第二电源单元用于给所述第二处理单元供电，所述LoRa通信接收单元用于接收所述发送模块传输的传感信号数据，所述LoRa通信接收单元将所述传感信号数据传输至所述第二处理单元，所述第二处理单元将所述传感信号数据存储至存储单元。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述传感单元包括温度传感子单元和振动传感子单元，所述温度传感子单元用于检测目标物的温度传感信号，所述振动传感子单元用于检测目标物的振动传感信号。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述振动传感子单元的采集信号为0-5V正弦波信号，所述采集信号依次通过滤波器、跟随器、以及整流器后转化为直流信号，所述直流信号幅值的测量通过模数转换器AD7705的1路通道直接读取其电压值，计算出振动幅值，所述振动幅值传输至所述第一处理单元。

4.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述发送模块还包括RS232单元，所述RS232单元与所述第一处理单元相连，所述RS232单元设置有总线串口。

5.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述接收模块还包括网络单元，所述网络单元与所述第二处理单元相连，所述网络单元用于将所述接收模块接收到的传感信号数据传输至互联网。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，还包括交换机和控制中心，所述交换机用于接收所述网络单元传输的传感信号数据，所述交换机将所述传感信号数据传输至控制中心。

7.根据权利要求5所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述第二处理单元对传感信号数据进行处理后，还对传感信号数据按照MODBUS TCP/IP协议的形式进行数据封装并将传感信号数据传输至所述网络单元。

8.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述发送模块还包括按键单元，所述按键单元与所述第一处理单元相连，所述按键单元包括通道选择按键和功能按键，所述功能按键包括预警值位选择按键、预警值增加按键、预警值减少按键以及功能确认键。

9.根据权利要求8所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述数显单元由数码管组成，所述数码管用于显示由所述按键单元设定的预警值。

10.根据权利要求9所述的基于LoRa无线通信的测振测温系统，其特征在于，所述数显单元还包括报警子单元，所述报警子单元用于当所述传感信号数据大于所述预警值时发出警报。