CN112798856A - 一种基于物联网的设备运行检测装置及方法 - Google Patents

一种基于物联网的设备运行检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的设备运行检测装置及方法，属于设备运行检测技术领域。本发明的设备运行检测装置包括多用电流检测系统、通信系统和主控系统，所述的多用电流检测系统设置于检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流；多用电流检测系统与通信系统连接，将测量得到的数据经通信系统发送至主控系统。本发明将各用电设备作为研究对象，通过检测流入设备的电流，判断设备是否处于运行状态并记录其运行时间以及使用频率，避免了在现有设备闲置或使用不频繁的情况下重复购入相同设备，从而导致的资金浪费问题。

Description

一种基于物联网的设备运行检测装置及方法
技术领域
本发明涉及设备运行检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的设备运行检测装置及方法。
背景技术
随着技术和经济的迅速发展，无论是企业还是教育行业，都开始购入大量的设备和仪器，用作教学和研究。各个行业对于设备的管理方式也不尽相同，普遍的模式是采用人工复盘的方式，复盘的内容基本上为检查设备是否丢失以及损坏。尽管人共复盘的方式在一定程度上解决了设备监管的问题，但是其依旧存在不可避免的缺点：劳动力的不必要浪费以及对设备运行状态及使用频率的模糊。针对人共复盘从而导致劳动力浪费的不足之处，国内外的很多个人和机构也进行了大量的研究，发明了一些基于物联网的设备状态检测装置，但这些装置大多是对设备的工作状态及环境进行检测，例如温度、湿度和是否漏电，基本实现了设备运行状态的检测，但是依旧没有解决设备运行频率模糊化的问题，容易产生设备过量购入而导致浪费。
经检索，中国专利号ZL201710463231.X，专利名称：一种物联网终端设备工作状态的控制方法及系统；该申请案通过边缘路由节点接收汇聚单元下发的工作状态指示信息；边缘路由节点将工作状态指示信息转发给其无线网络覆盖范围内匹配设备类型的终端设备；终端设备在监控到系统时间到达采集数据的时间时，将终端设备的工作状态切换至采集数据时的工作状态，并采集数据；终端设备在监控到系统时间到达上报数据的时间时，将终端设备的工作状态切换至上报数据时的工作状态，并向边缘路由节点发送采集到的数据；终端设备在监控到系统时间不属于采集数据的时间和上报数据的时间时，将终端设备的工作状态切换至休眠状态；该申请案能够减少终端设备电池的电量消耗，提高终端设备的使用寿命。但该申请案主要针对配备电池的终端设备，对于使用市电的终端设备运行频率模糊化的问题，该申请案未有涉及。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决设备运行频率模糊化，容易产生设备过量购入而导致浪费的问题，提供了一种基于物联网的设备运行检测装置及方法，本发明提供的技术方案，避免了在现有设备闲置或使用不频繁的情况下重复购入相同设备，从而导致的资金浪费问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于物联网的设备运行检测装置，包括多用电流检测系统、通信系统和主控系统，所述的多用电流检测系统设置于检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流；多用电流检测系统与通信系统连接，将测量得到的数据经通信系统发送至主控系统。
更进一步地，所述多用电流检测系统中电流感应器设置在检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流，其二次侧分别连接在数据处理单元的输入端和地端；数据处理单元与无线通信单元通过串口连接，数据处理单元利用无线通信单元将数据发送至主控系统；主控系统的嵌入式开发板的通信端口与无线通信单元连接，嵌入式开发板的数据端口和显示屏连接，供电单元在设备运行时从电源线获取电能为数据处理单元、无线通信单元供电。
更进一步地，所述的电流感应器采用电流互感器电路、霍尔电流传感器电路或分流电阻电路的一种。
更进一步地，所述的电流感应器采用电流互感器电路、霍尔电流传感器电路和分流电阻电路的两种，或三种同时采用，通过设置选择按钮选择对应的电流检测模式
更进一步地，所述的数据处理单元包括整流电路和微控制器最小工作单元，其中整流电路包括整流二极管D1、D2、D3和D4，滤波电容C5，负载电阻R4、R7，稳压二极管D6；电流感应器的二次侧与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极相连；另一端与二极管D4的阴极、D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D4的阳极、滤波电容C5的阴极、电阻R7的一端、稳压二极管D6的阳极连接；二极管D2的阴极与滤波电容C5的阳极、电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端和电阻R7的另一端相连接；电阻R7的两端作为输出端与单片机电路测量端相连，单片机电路与无线通信单元相连接。
更进一步地，所述的电阻R7为可调电阻，二极管D1的阳极与可调电阻R7的一固定端连接，电阻R4的另一端和可调电阻R7的另一固定端相连接；可调电阻R7的滑动端与稳压二极管D6的阴极，以及单片机电路测量端相连，单片机电路与无线通信单元相连接，二极管D6的阳极接地。
本发明的一种基于物联网的设备运行检测方法，通过电流感应器检测电源线上流入检测设备的电流，并将该电流经整流电路处理后传给单片机进行处理，利用无线通信单元将数据发送给主控系统进行处理并记录，从而得到设备的使用情况以及使用频率；由主控设备的协调器进行统一化管理，并将数据保存至数据库，实现对设备的智能化管理。
更进一步地，通过按钮SW1、SW2和SW3选择对应的电流互感器检测模式、霍尔电流传感器检测模式和分流电阻检测模式。
更进一步地，调节可调电阻R7的阻值以设置电流阈值，对设备电流进行检测，获取并记录下对应设备的使用时长以及使用频率，从而判断该类型设备是否频繁使用以及长期工作的情况。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种基于物联网的设备运行检测装置，采用无线通信和构建Web服务器的方式进行各设备的综合管理，将各设备作为终端节点，通过无线通信的方式将传感器检测到的数据上传至网络，由主控设备的协调器进行统一化管理，并将数据保存至数据库，实现了对设备的智能化管理，降低了对人工复盘的依赖性，避免不必要的劳动力浪费。
(2)本发明的一种基于物联网的设备运行检测装置，可以通过设置电流阈值，对设备电流进行检测，获取并记录下对应设备的使用时长以及使用频率，从而判断该类型设备是否频繁使用以及长期工作的情况。该检测装置进一步给设备管理人员提供是否需要再次购入该型号设备的数据依据，避免了使用次数不多乃至无用设备的再次买入，解决了各个行业的资金浪费问题，也解决了设备冗余的问题。
(3)本发明的一种基于物联网的设备运行检测装置，设置了3种电路检测电流，分别为电流互感器、霍尔电流传感器和分流电阻电路，可以根据设备的不同特性，满足不同的检测需求，在解决设备运行频率模糊化问题的基础上，实现了对设备是否真正处于运行状态进行快速、准确的检测。
(4)本发明的一种基于物联网的设备运行检测装置，其电流感应器设置在检测设备的电源线上，基本上不需要对企业、高校等单位现有的场地线路布局、检测设备进行任何的适应性改造，且本发明的电路结构设计简单、占用体积小，节省了较多成本，实用性更强。
附图说明
图1为本发明中设备运行检测装置的使用原理示意图。
图2-图9为本发明中设备运行检测装置的电路原理示意图，其中，图2为电流互感器模块电路图；图3为霍尔传感器模块电路图；图4为分流电阻器模块电路图；图5为信号整形电路图；图6为5V电源模块电路图；图7为3V电源模块电路图；图8为输入电源模块电路图；图9为控制电路图。
图10为本发明中电路结构框图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1，本实施例的一种基于物联网的设备运行检测装置，包括多用电流检测系统、通信系统和主控系统。其中，多用电流检测系统包括电流感应器1、数据处理单元2、无线通信单元3和供电单元4，电流感应器1设置在检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流，其二次侧分别连接在数据处理单元2的输入端和地端。数据处理单元2与无线通信单元3通过串口进行连接，数据处理单元2将测量得到的电压值，利用无线通信单元3将数据发送至主控系统。主控系统的嵌入式开发板5的通信端口与无线通信单元3连接在一起，嵌入式开发板5的数据端口和显示屏6连接在一起，供电单元4在设备运行时从电源线获取能量为数据处理单元2、无线通信单元3供电，在设备不工作时停止功能，降低整个系统的功耗。
本实施例中，数据处理单元2包括整流电路和微控制器最小工作单元。无线通信单元3采用CC2530模块，通过IEEE 802.15.4通信协议发送和接收数据。该模块相对于其他无线通信模块而言功耗低、组网便捷且通信可靠，减少了因通信不稳定而造成的数据错误。嵌入式开发板5将Linux-4.1.15版本的kernel作为系统内核，在其基础上移植搭建boa服务器和安装MySQL软件包，接收并处理无线通信单元3所接收到的数据。
本实施例采用无线通信和构建Web服务器的方式进行各设备的综合管理。将各设备作为终端节点，通过无线通信的方式将传感器检测到的数据上传至网络，由主控设备的协调器进行统一化管理，并将数据保存至数据库，实现了对设备的智能化管理，降低了对人工复盘的依赖性，避免不必要的劳动力浪费。
本实施例的设备运行检测装置，能够在启用后，通过电流感应器1检测到其流入检测设备的电流，并将该电流经整流电路处理后传给单片机进行处理，利用无线通信单元3将数据发送给主控设备进行处理并记录，从而得到设备的使用情况以及使用频率。利用无线通信，提高了装置的灵活性，削弱了空间的限制性。
实施例2
本实施例的一种基于物联网的设备运行检测装置，其多用电流检测系统中的电流感应器1同时采用电流互感器、霍尔电流传感器和分流电阻电路，具体电路参见图2-图4，多用电流检测系统中设置有SW1、SW2和SW3选择按键，参见图9，通过按钮SW1、SW2和SW3选择对应的电流检测模式，以满足不同设备的不同检测需求。
值得说明的是，随着企业和高校信息化建设的不断推进，个人配置设备不断增加，如台式电脑、打印机等的逐步配备使企业、高校等单位需管理的资产越来越多，还有一个显著的特点就是这些带电设备的种类越来越多样，这就要求在解决设备运行频率模糊化问题的基础上，对于设备是否真正处于运行状态进行快速、准确的检测。为此，本实施例设置了3种电路检测电流，分别为电流互感器、霍尔电流传感器和分流电阻电路，可以根据设备的不同特性，满足不同的检测需求。
另一方面，本实施例的电流感应器设置在检测设备的电源线上，如此利用本实施例提供的方案，基本上不需要对企业、高校等单位现有的场地线路布局、检测设备进行任何的适应性改造，相对于现有很多虽然监测功能更完善，但改造要求高的方案，本实施例节省了较多成本，实用性更强。
实施例3
本实施例的一种基于物联网的设备运行检测装置，其具体的电路设计参见图2-图10，其中，本实施例的整流电路包括整流二极管D1、D2、D3和D4，滤波电容C5，负载电阻R4、R7，其中R7为可调电阻，稳压二极管D6；
电流感应器1的二次侧与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极相连；另一端与二极管D4的阴极、D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D4的阳极、滤波电容C5的阴极、可调电阻R7的一固定端、稳压二极管D6的阳极连接；二极管D2的阴极与滤波电容C5的阳极、电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端和可调电阻R7的另一固定端相连接；可调电阻R7的滑动端与稳压二极管D6的阴极，以及单片机电路测量端相连，单片机电路与无线通信单元3相连接。本实施例无线通信单元3由ESP8266模块构成，通过对应的指令集进行发送和接收数据。
本实施例的整流电路输出端并联了两个负载电阻，其中一个负载电阻为可调电阻，用来对输入电流的范围进行调节。因此，本实施例可以通过设置电流阈值，对设备电流进行检测，获取并记录下对应设备的使用时长以及使用频率，从而判断该类型设备是否频繁使用以及长期工作的情况。整流电路输出端的可调电阻滑动端和接地固定端反向并联一个稳压二极管，在满足电流检测的情况下，也保证了单片机的安全性。
本实施例进一步的给设备管理人员提供是否需要再次购入该型号设备的数据依据，避免了使用次数不多乃至无用设备的再次买入，解决了各个行业的资金浪费问题，也解决了设备冗余的问题。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：包括多用电流检测系统、通信系统和主控系统，所述的多用电流检测系统设置于检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流；多用电流检测系统与通信系统连接，将测量得到的数据经通信系统发送至主控系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：所述多用电流检测系统中电流感应器(1)设置在检测设备的电源线上，用于实时检测流入设备的电流，其二次侧分别连接在数据处理单元(2)的输入端和地端；数据处理单元(2)与无线通信单元(3)通过串口连接，数据处理单元(2)利用无线通信单元(3)将数据发送至主控系统；主控系统的嵌入式开发板(5)的通信端口与无线通信单元(3)连接，嵌入式开发板(5)的数据端口和显示屏(6)连接，供电单元(4)在设备运行时从电源线获取电能为数据处理单元(2)、无线通信单元(3)供电。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：所述的电流感应器(1)采用电流互感器电路、霍尔电流传感器电路或分流电阻电路的一种。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：所述的电流感应器(1)采用电流互感器电路、霍尔电流传感器电路和分流电阻电路的两种，或三种同时采用，通过设置选择按钮选择对应的电流检测模式。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：所述的数据处理单元(2)包括整流电路和微控制器最小工作单元，其中整流电路包括整流二极管D1、D2、D3和D4，滤波电容C5，负载电阻R4、R7，稳压二极管D6；电流感应器(1)的二次侧与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极相连；另一端与二极管D4的阴极、D3的阳极相连；二极管D1的阳极与二极管D4的阳极、滤波电容C5的阴极、电阻R7的一端、稳压二极管D6的阳极连接；二极管D2的阴极与滤波电容C5的阳极、电阻R4的一端相连；电阻R4的另一端和电阻R7的另一端相连接；电阻R7的两端作为输出端与单片机电路测量端相连，单片机电路与无线通信单元(3)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的设备运行检测装置，其特征在于：所述的电阻R7为可调电阻，二极管D1的阳极与可调电阻R7的一固定端连接，电阻R4的另一端和可调电阻R7的另一固定端相连接；可调电阻R7的滑动端与稳压二极管D6的阴极，以及单片机电路测量端相连，单片机电路与无线通信单元(3)相连接，二极管D6的阳极接地。
7.一种基于物联网的设备运行检测方法，其特征在于：通过电流感应器(1)检测电源线上流入检测设备的电流，并将该电流经整流电路处理后传给单片机进行处理，利用无线通信单元(3)将数据发送给主控系统进行处理并记录，从而得到设备的使用情况以及使用频率；由主控设备的协调器进行统一化管理，并将数据保存至数据库，实现对设备的智能化管理。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的设备运行检测方法，其特征在于：通过按钮SW1、SW2和SW3选择对应的电流互感器检测模式、霍尔电流传感器检测模式和分流电阻检测模式。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的设备运行检测方法，其特征在于：调节可调电阻R7的阻值以设置电流阈值，对设备电流进行检测，获取并记录下对应设备的使用时长以及使用频率，从而判断该类型设备是否频繁使用以及长期工作的情况。
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