CN205177135U - 一种机械设备监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种机械设备监测装置，包括一个主监测单元和或若干从监测单元；所述的主监测单元包括有控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；所述的从监测单元包括控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；本实用新型具有无线通信模块，集成了传感器组与数据采集单元，实现了对生产或施工区域内的机械设备进行集中监测的目的，同时无需大量的布线工程，提高了监测装置的安装效率，节省了成本。

Description

一种机械设备监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测设备领域，具体涉及机械设备的监测装置。

背景技术

目前机械设备越来越多地被运用到各种生产或施工当中，对于机械设备运行状态的监测也变得越来越重要。在对生产或施工区域内的各种机械设备进行集中监管时发现，传统的有线监测系统布线困难、成本高、效率低，而无线监测方式如利用wifi信号则需要如无线路由等额外的网络通信设备，且实施监测的距离又因为网络的客观条件受到限制，使得监测点有限。如何能够实现高效、大范围、低成本的对机械设备的运行状态进行监控则对监测系统提出了挑战。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决对生产或施工区域内的各个机械设备难以进行有效的集中监测管理的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种机械设备监测装置，包括一个主监测单元和若干从监测单元；所述的主监测单元包括有控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；所述的从监测单元包括控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；所述的控制模块包含嵌入式处理器及外围电路，外围电路与嵌入式处理器相连；所述的近场通信模块通过通信引脚与控制模块相连；所述的无线通信模块的通信脚与控制模块的通信引脚相连；所述的电源管理模块为控制模块、无线通信模块、近场通信模块提供所需用电。

进一步地，所述的主监测单元还包含GPRS模块和或网关模块；所述的GPRS模块和或网关模块与控制模块通过通信引脚相连，GPRS模块和或网关模块由电源管理模块供电；通过GPRS模块和或网关模块能将监测单元的数据上传服务器或上层监控中心，为机械设备的故障统计、分析、诊断带来方便。

进一步地，所述的主监测单元或从监测单元还包括数据采集模块与传感器组，传感器组置于机械设备上，传感器组的输出与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的通信引脚与控制模块的通信引脚相连；通过传感器组获取了机械设备的各种参数，并由数据采集模块传递给控制模块，实现监测单元对机械设备运行参数的数据采集。

进一步地，所述的近场通信模块包含RFID模块或NFC模块；通过近场通信模块可以实现对人员维护确认信息的采集，对机械设备的集中管理提供了基础。

本实用新型的有益效果是：

⑴监测装置采用无线通信，不需要布线工程，不受监测点个数限制，大大提高了监测装置的安装效率，同时节省了布线的耗材成本；

⑵监测装置实现了对机械设备及现场各种数据采集，包括人员的登记确认信息、机械设备的传感参数，为机械设备的管理、维护及故障统计、分析、诊断提供了数据基础；

⑶监测装置具备网关功能，可通过网络与服务器或上层监控中心或则设置在现场的服务器通信，及时获得相关数据的分析结果，使得管理、维护效率都大大提高。

附图说明

图1为监测单元主要组成模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对实用新型中的技术方案进一步说明。

主监测单元的组成模块如图1所示，包括控制模块、无线通信模块、近场通信模块、GPRS模块、网关模块、数据采集模块、传感器组、交互输出模块、人工输入模块及电源模块；从监测单元包括控制模块、无线通信模块、近场通信模块、数据采集模块、传感器组、交互输出模块、人工输入模块及电源模块；所述的无线通信模块、网关模块、GPRS模块、数据采集模块、显示模块、人工输入模块和近场通信模块分别与对应的控制模块相连；所述的电源模块为监测单元的各组成模块提供所需用电；以下对监测单元的其他组成模块进行详细说明：

所述的控制模块由主控制器及外围电路组成，主要负责数据的处理和各个任务的调度，控制模块采用嵌入式处理器作为主控制器；考虑到监测装置的成本和功能，监测单元采用ARMCortex^TM-M3系列处理器作为主控制器，其内置FLASH和SRAM满足监测装置代码量对内存空间的要求，主控制器的外围电路主要包括时钟电路、复位电路、电源处理电路、启动模式选择电路和SWD接口电路；

所述的近场通信模块包含有RFID模块和或NFC模块，以采集操作人员确认信息和检修人员登记信息等，并将信息数据通过通信接口发送给控制模块；近场通信模块使监测装置能方便地实现对人员信息及设备维护信息的采集及集中管控；

所述的无线通信模块主要负责收发无线数据并与其他监测单元进行通信；为了满足恶劣条件下的通信要求，采用470MHz的无线通信模块作为监测单元之间的通信模块，所述的通信模块中包括完整的发送器和接收器，数据速率范围为100bps～1Mbps，还具有12.5kHz信道间隔的60dBd的邻道选择性；为保证通信质量，监测装置采取了分时通信协议，确保了在恶劣的RF条件下的可靠通信；

所述的网关模块与GPRS模块主要负责实现与监控中心进行数据交互，以实现上层监控中心对建筑现场机械设备的各种数据统计查询、在线设备实时统计、在线设备实时状态监测和报警数据分类查询等功能；GPRS模块核心采用工业级双频GSM/GPRS芯片：SIM900A，工作频段双频：900/1800MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输；GPRS模块支持TTL串口通信以方便与主控模块的数据交互；GPRS模块还包括小辣椒天线、RTC后备电池，既有效提高了信号接收能力，也无须担心掉电问题，特别的，GPRS模块带SIM卡ESD保护功能，以提高监测单元的可靠性；

所述的人工输入模块包含按键或键盘输入模块、触摸屏模块、语音输入模块、视频识别输入模块的一种或几种输入模块；关于按键或键盘输入模块、触摸屏模块与主控芯片的连接方式已有大量公开资料说明，不再赘述；语音输入模块采用了语音识别芯片，如采用ICRoute公司的高性能LD3320语音识别芯片，其外围电路主要包括了MIC输入电路、时钟电路、AD电路，在用户的语音进入语音识别部分后，LD3320将把处理过的数据由输出并行传输到控制模块，控制模块在程序处理后，再发送指令给相应的执行模块；

所述的交互输出模块包括LED或LCD屏显模块、触摸屏模块、语音输出模块、报警模块、指示灯模块的其中一种或几种模块；LED或LCD显示模块、触摸屏模块、指示灯模块与主控芯片的连接方式已有大量公开资料说明，不再赘述；所述的报警模块包含有蜂鸣器电路，蜂鸣器电路的驱动控制引脚与控制模块输出相连，在控制模块输出一个告警信号后驱动蜂鸣器发出警报声；所述的语音输出模块采用了语音芯片，如WT588D，该芯片的音频输出端接放大电路后驱动扬声器，该芯片的DATA输入端与控制模块的输出相连；

所述的传感器组包括重量传感器、位移传感器、温度传感器、角度传感器、速度传感器、光感传感器、光电传感器、加速度传感器、电磁传感器、平层传感器、闭环电流传感器、磁阻传感器、霍尔效应传感器、高电平触发器、低电平触发器和或脉冲触发器；所述的数据采集模块包括电源调整电路、接口电路、信号处理电路、编码电路；传感器组置于机械设备的相应位置，并与数据采集模块的输入相接，经过信号处理电路后由编码电路进行编码，编码电路的不同输出代表不同的传感结果，最后通过输出接口电路与控制模块相连；传感器组与数据采集模块可采集机械设备的各种参数并将数据通过控制模块处理后由无线通信模块传递通信，为机械设备的管理、维护、统计、分析及故障诊断提供数据。

以上是监测单元的其中一种模块组合形式，网关模块、GPRS模块、传感器组、数据采集模块、人工输入模块、交互输出模块可根据需要选择并组合。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械设备监测装置，其特征在于：包括一个主监测单元和若干从监测单元；所述的主监测单元包括有控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；所述的从监测单元包括控制模块、无线通信模块、近场通信模块、交互输出模块、人工输入模块及电源管理模块；所述的控制模块包含嵌入式处理器及外围电路，外围电路与嵌入式处理器相连；所述的近场通信模块通过通信引脚与控制模块相连；所述的无线通信模块的通信脚与控制模块的通信引脚相连；所述的电源管理模块为控制模块、无线通信模块、近场通信模块提供所需用电。

2.根据权利要求1所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的主监测单元还包含GPRS模块和或网关模块；所述的GPRS模块和或网关模块与控制模块通过通信引脚相连，GPRS模块和或网关模块由电源管理模块供电。

3.根据权利要求1或2所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的主监测单元或从监测单元还包括数据采集模块与传感器组，传感器组置于机械设备上，传感器组的输出与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的通信引脚与控制模块的通信引脚相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的近场通信模块包含RFID模块或NFC模块。

5.根据权利要求1或2所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的无线通信模块为通信频率为400MHz～470MHz之中的一个或多个频率的无线模块，具有12.5KHz信道间隔的不小于30dBd的邻道选择性，并采用分时通信协议以保证通信质量。

6.根据权利要求1或2所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述人工输入模块包含按键或键盘输入模块、触摸屏模块、语音输入模块的一种或几种输入模块。

7.根据权利要求1或2所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述交互输出模块包含LED或LCD屏显模块、触摸屏模块、语音输出模块、报警模块、指示灯模块的一种或几种交互输出模块。

8.根据权利要求3所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的传感器组包含有重量传感器、位移传感器、温度传感器、角度传感器、速度传感器、光感传感器、光电传感器、加速度传感器、电磁传感器、平层传感器、闭环电流传感器、磁阻传感器、霍尔效应传感器、高电平触发器、低电平触发器、脉冲触发器。

9.根据权利要求3所述的一种机械设备监测装置，其特征在于：所述的无线通信模块为通信频率为400MHz～470MHz之中的一个或多个频率的无线模块，具有12.5KHz信道间隔的60dBd的邻道选择性，并采用分时通信协议以保证通信质量。