CN208834177U

CN208834177U - 一种新型传感定位装置

Info

Publication number: CN208834177U
Application number: CN201821562415.8U
Authority: CN
Inventors: 王会利; 武建平; 刘兴; 蔡志匡
Original assignee: Jiangsu Yunfeng Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yunfeng Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2028-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种新型传感定位装置，定位标签内置在设备电源输入端，通过设备的强电接口来取电，通过电流直接获取设备的基本工作状态；定位标签包括定位测距模块、RF无线通信模块、电源转换管理模块和传感器模块。本实用新型通过多种传感器融合技术，综合判断机器设备的实时运行状态数据，并结合机器设备的实时定位位置信息，能够对设备的位置以及运行状态数据实时监控，统计设备的运转效能和保养计划，同时能够根据历史数据实时监测到设备故障，及时、高效、精确的对故障设备进行维修、维护服务，提升管理效率和产品质量。

Description

一种新型传感定位装置

技术领域

本实用新型涉及定位技术，具体涉及一种新型传感定位装置。

背景技术

随着移动物联网、智能家居以及传感器技术的飞速发展，“中国制造2025”大趋势下，工业自动化、智能制造、智慧工厂已经在迅速在长三角、珠三角发展传播，在工业自动化建设中发挥着不可或缺的作用。智慧工厂的核心是以数据为核心来支撑生产计划的制定、监控设备工作状态，为上层决策层提供客观的数据支撑。另外，在大型规模化工厂中需要从传统时间维和空间维对重要的机器设备进行精细化管理，而高精度的室内定位系统正是为了满足这一需求而设计出现的。然而，机器设备除了需要监测实时位置外，还需要获取必要的运行状态，这就要求用于室内定位的定位标签不能仅限于对定位位置信息的采集，还需要通过外感知的方式采集机器设备的实时工作状态。但定位标签一般通过锂电池/干电池供电，由于定位应用场景不同，位置刷新频率也不尽相同，当刷新频率过高时，定位精度较高的标签的续航待机时间直线下降，一般在1-6个月不等，这就需要定期为定位标签更换电池，大大增加了设备维护成本和难度。传统对于机器设备工作状态采集主要通过以下几种方法：

(1)机器设备本地通过LCD、LED或者其它指示灯显示的告诉操作用户机器目前的运行状态或者故障，人工根据操作流程规范，进一步验证测试设备运行状态，本地记录，然后后台录入保存备查；

(2)本地通过LCD、LED显示屏或者指示灯显式告诉操作用户，同时借助机器设备内置的输出接口，采集设备状态数据，进一步通过有线或者无线方式传输至指定后台备查；

(3)在机器设备本地增加专用数据采集装置，通过机器设备固定的PLC、串口等读取设备运行状态，进一步通过短距离无线方式传输给附近的通讯基站，最后通过基站传输至服务后台。

以上方案中，第一种几乎全部依靠人工主观完成设备状态数据的采集，会引入两方面的误差,一方面人工主观操作观察会引入误差；另一方面，由人工手工录入时同样会引入误差和出错。第二种方式和第三种方式由于厂家、型号种类繁多，而且有些国外厂商品牌的数据采集接口不开放，导致需要定制开发专用设备来采集数据，部署难度、成本很高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型传感定位装置。

实现本实用新型目的的技术方案为：一种新型传感定位装置，包括定位标签，所述定位标签内置在设备电源输入端，通过设备的强电接口取电，通过电流直接获取设备的基本工作状态；

所述定位标签包括定位测距模块、RF无线通信模块、电源转换管理模块、储能模块和传感器模块；定位测距模块用于通过测定与基站间的距离来获取机器设备的位置信息；RF无线通信模块用于与基站之间进行数据传输；电源转换管理模块用于AC交流强电到DC工作电压的转换以及定位标签各模块的功耗管理，控制储能模块的充、放电过程；传感器模块用于采集机器设备的工作状态数据。

与现有技术相比，本实用新型的显著优点为：(1)采用传感器外部感知的方式，无需对原有机器设备的外部结构和内部构造进行改造，只需对机器设备的电源接口进行微调或者在机器设备电源接口连接处增加中转模块即可；(2)定位标签通过机器设备的强电接口取电，内置小容量锂电或其它储能元件即可完成机器工作状态下的永久续航和非工作状态下标签移动过程中的短暂续航问题，大大节约了后期系统维护成本；(3)定位装置通过检测机器设备的电源接口的动态电流变化，能更为精确的检测机器设备运行状态和能耗信息；(4)借助现有高精度室内定位系统的标签和无线基站系统，只需固件升级改造即可，无需增加其它额外设备、改造升级，低碳环保，避免低水平重复性投入；(5)设备状态按照预先设计的逻辑全自动完成机器设备状态和位置信息采集，全程无需人工参与，规避了人工主观误判和出错的可能性；基于实时的设备状态数据采集，能够及时发现设备状态问题，及时高效采取维修、维护服务；另外，基于长期的数据统计能够给出机器设备的运转效能和保养计划信息。

附图说明

图1为新型传感定位装置系统框架图。

图2为标签设备接口取电连接示意图。

具体实施方式

结合图1、图2，一种新型传感定位装置，包括定位标签，所述定位标签内置在设备电源输入端，通过设备的强电接口取电，通过电流直接获取设备的基本工作状态；

储能模块采用锂电池，用于设备在不接外部强电的情况下能够定位设备位置。

所述设备的基本工作状态包括工作电流、电压、时长。

传感器模块包括电流传感器、速度传感器、加速度传感器、角速度传感器、震动传感器、倾角传感器、温/湿度传感器。

设备的工作状态数据包括工作电流、电压、移动速度、加速度、角速度、振动强度、倾斜角以及温/湿度。

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实用新型提供一种机器设备状态外部感知检测的传感器装置，包括定位标签，所述定位标签内置在设备电源输入端，通过设备的强电接口取电，定位标签包含定位测距模块、RF无线通信模块、储能模块、电源转换管理模块和传感器模块。其中定位测距模块主要用来通过测定与基站间的距离来获取机器设备的位置信息；RF无线通信模块用来与基站之间进行数据传输；电源转换管理模块主要完成AC交流强电到DC工作电压的转换以及定位标签本地不同模块的功耗的管理，控制储能模块的充、放电过程；传感器模块用来感知、采集机器设备的工作状态数据。

当定位感知标签被安装固定在相应机器设备的电源接口时，它首先通过无线测距方式对当前设备进行定位，进一步通过内嵌的传感器模块对当前设备的状态，包括但不限于：电流、移动速度、加速度、角速度、振动强度、倾斜角以及温/湿度等进行实时采集；接下来，将机器设备的定位位置信息和运行状态信息打包，调用定位标签的RF通讯模块上传给定位基站，进一步通过基站上传到服务系统后台；服务后台在收到数据后，按照协议规约解析获取设备的ID身份信息、位置信息以及运行状态数据，转发给不同的上位管理系统；最后，上位管理系统根据设备运行状态数据监测当前设备运行是否正常，运转效能以及保养计划等动作。

本实用新型针对以上传统方法采集机器设备状态数据时存在的种种弊端和不足，并结合智慧工厂MES制造执行系统所需要的高精度室内定位系统，将定位标签采用硬件结构的方式嵌入机器设备的电源接口位置，同时内置电流、电压、加速度、角速度、振动、倾角、温/湿度等小型MEMS传感器来综合感知设备的状态和实时定位。

首先，定位标签的供电问题能够彻底解决，通过设备的强电接口来取电，内部预留微小型锂电设备来储能，保证设备在不接外部强电的情况下能够定位设备位置即可；其次，定位标签内置在设备电源输入端，能通过电流直接获取设备的基本工作状态，再与其它传感器外部感知的信息相结合，即可精确获取设备的运行状态信息，同时能根据定位应用场景，结合内部的加速度、角速度传感器，动态调整设备定位位置刷新频率，实现对设备的精确定位和管理。最后连同位置信息一同上传到服务后台，最终实现设备工作状态和实时定位综合信息，全天候对设备运行状态进行监控，而且不需要考虑定位标签的续航问题，省去额外的维修、维护成本。

本实用新型借助智慧工厂原有的高精度定位系统，包括但不限于：UWB、WIFI、BT蓝牙、Zig-bee、地磁等定位系统，在对机器设备供电电源接口进行简单改造后，通过对机器设备的工作电流的动态变化进行检测，进一步结合定位标签内部嵌入传感器模块，在不改变原有机器设备外部结构和内部构造的情况下，从外部感知机器设备的运行状态数据，通过多种传感器融合技术，综合判断机器设备的实时运行状态数据，并结合机器设备的实时定位位置信息，借助基站无线通信系统，将定位位置数据、运行状态数据以及设备ID身份信息上行传输至服务后台，进一步转发给其它生产管理服务系统，能够对设备的位置以及运行状态数据实时监控，统计设备的运转效能和保养计划，同时能够根据历史数据实时监测到设备故障，及时、高效、精确的对故障设备进行维修、维护服务，提升管理效率和产品质量。

系统采用外部传感器设备自动感知设备运行状态，有效的规避了人工检查、管控存在的主观误判以及错误的弊端，规避了传统监测设备状态的滞后性和后期开发、部署实施的障碍和困难；同时，传感器感知参数能根据不同设备和现场环境进行设置，灵活方便，极大的降低了现场开发、部署实施的工作量和难度。

定位标签通过机器设备电源接口取电，当机器设备处于工作状态时，可从电源接口直接取电，同时对标签内部储能元件充电；当机器设备处于非工作状态时，通过标签内部储能元件供电，并结合内置的加速度传感器根据设备移动速度动态调整位置刷新频率，降低能耗，提升非工作状态的续航时间。最终，能够通过机器设备接口取电彻底解决标签续航时间，大大降低设备后期的维护成本。

Claims

1.一种新型传感定位装置，包括定位标签，其特征在于，所述定位标签内置在设备电源输入端，通过设备的强电接口取电，通过电流直接获取设备的基本工作状态；

2.根据权利要求1所述的新型传感定位装置，其特征在于，储能模块采用锂电池，用于设备在不接外部强电的情况下能够定位设备位置。

3.根据权利要求1所述的新型传感定位装置，其特征在于，所述设备的基本工作状态包括工作电流、电压、时长。

4.根据权利要求1所述的新型传感定位装置，其特征在于，传感器模块包括电流传感器、速度传感器、加速度传感器、角速度传感器、震动传感器、倾角传感器、温/湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的新型传感定位装置，其特征在于，设备的工作状态数据包括工作电流、电压、移动速度、加速度、角速度、振动强度、倾斜角以及温/湿度。