CN209327863U - 温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其无线釆集装置包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口、天线、至少一温度采集模块、至少一测速模块、至少一压力采集模块、定位模块、至少一工况采集模块和用于处理温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据的处理模块，通过所述处理模块温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线发送云端存储，从而避免出现数据分析和储存不及时的状况。

Description

温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置

技术领域

本实用新型涉及设备工况监测技术，特别涉及一种温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置。

背景技术

工业企业生产离不开机械设备。机械设备会出现待工及有效功的变化，可以充分反应该设备运作是否进入有效工作状态。如果能实时采集机械设备待工及有效工的状态，大大提高机械设备的使用率，创造出最大的经济效益。

同时，设备的运转是否正常又决定了企业的生产效率及产品质量。机械设备如橡胶设备在生产过程中温度、转速、压力值的变化可以充分反应其运作是否正常和异常。以前工人只能凭经验去判断设备是否能投入生产，生产过程是否达到要求。传统的监控方式已远远无法适应设备现代化发展的需求，特别是橡胶设备突发故障时将影响到整个企业的正常运作。

随着社会发展，部分设备开始进行技术改造，能凭着设备工控机显示器来现场监控，但设备工控机的处理速度和存储容量有限，而且存在很多问题如数据记录及储存分析不及时，设备使用率没能满负荷生产等等。

如果设备工作温度过高，不但影响产品质量，特别是橡胶类生产设备对温度要求比较严格，如果设备温度过低或者过高，生产出来的废品比较多，而且如果设备温度过高可能引发火灾。设备挤出部件的压力过低或者过高，都会导致生产出来的废品比较多，直接增加了生产成本。特别是橡胶类生产设备，在生产过程中对电机转速需要进行精确控制，来控制各转动辊的转速，使橡胶制品的密度、厚度等数据达到产品质量要求。通常机器设备安装后，不会到处移动，如果机械设备的位置发生变化，说明设备可能被盗，因此有必要对机械设备的位置信息进行监控。

未来企业橡胶设备的运行监控将会从人工凭经验收集转变成系统采集，从零碎釆集到全面釆集，从间断釆集到全天釆集，从而为企业规管、降耗、提质、增收提供有力的保障。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种实时采集机械设备的温度、转速、压力、定位及工况信息的装置，能将采集的温度、转速、压力、定位及工况信息发送到云端。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口和天线，所述无线釆集装置本体设置有至少一用于采集机械设备的温度的温度采集模块、至少一用于采集机械设备相应部位的转速数据的测速模块、至少一用于采集机械设备的压力的压力采集模块、用于采集机械设备的定位信息的定位模块、至少一用于采集机械设备的工作状态数据的工况采集模块和用于对温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密处理的处理模块，所述处理模块将温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据通过天线发送云端存储。

作为本实用新型的改进，所述温度采集模块包括温度传感器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述温度传感器的第1端连接电源负极、温度传感器的第2端连接通过第一电阻连接处理模块、温度传感器的第3端通过第三电阻连接第二电阻的一端和处理模块，所述第二电阻的另一端连接电源正极。

作为本实用新型进一步的改进，所述测速模块包括测速器，所述测速器的第1端和第3端连接所述处理模块，测速器的第2端接地。

作为本实用新型更进一步的改进，所述压力采集模块包括压力传感器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和运算放大器，所述压力传感器的第1端连接电源负极、也通过第四电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第2端连接通过第五电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第3端通过第六电阻连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接运算放大器的输出端，压力传感器的第3端也通过第七电阻连接电源正极和运算放大器的电源端，所述运算放大器的输出端连接处理模块。

作为本实用新型更进一步的改进，所述压力采集模块还包括第一电容，所述第一电容的一端连接第八电阻的一端，第一电容的另一端连接第八电阻的另一端和运算放大器的输出端。

作为本实用新型又进一步的改进，所述定位模块包括GPS单元、电感、第九电阻、第二电容、第三电容和第四电容，所述电感的一端连接处理模块、也通过第二电容接地、电感的另一端连接第九电阻的一端、也通过第三电容接地，所述第九电阻的另一端连接GPS单元、也通过第四电容接地。

作为本实用新型还进一步的改进，所述工况采集模块包括运转传感器、待机传感器和第十电阻，所述运转传感器通过第十电阻连接处理模块，所述待机传感器连接处理模块。

作为本实用新型再进一步的改进，所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片的第38脚通过第一电阻连接温度传感器的第2端和处理芯片的第37脚，所述处理芯片的第1脚、第2脚、第3脚接地，所述处理芯片的第18脚连接测速器的第1端，处理芯片的第19连接测速器的第3端，所述处理芯片的第11脚连接运算放大器的输出端，处理芯片的第8脚和第9脚连接GPS单元，处理芯片的6脚连接天线。

相较于现有技术，本实用新型提供的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其无线釆集装置包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口、天线、至少一用于采集机械设备的温度的温度采集模块、至少一用于采集机械设备相应部位的转速数据的测速模块、至少一用于采集机械设备的压力的压力采集模块、用于采集机械设备的定位信息的定位模块、至少一用于采集机械设备的工作状态数据的工况采集模块和用于处理温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据的处理模块，通过所述处理模块温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线发送云端存储，从而避免出现数据分析和储存不及时的状况。

附图说明

图1为本实用新型提供的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的实时采集机械设备的温度、转速、压力、定位及工况信息的电路原理图。

图3为本实用新型采集的机械设备的数据的处理示意图。

图4为本实用新型提供的实时采集机械设备的温度、转速、压力、定位及工况信息的装置的应用实施例的网络拓扑图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1、图2和图4，本实用新型提供的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口J1、网口J2和天线YI，所述无线釆集装置本体中设置有主板(图中未示出)，所述主板上设置有处理模块11、至少一温度采集模块12、至少一测速模块13、至少一压力采集模块14、定位模块15和至少一工况采集模块16，所述温度采集模块12、测速模块13、压力采集模块14、定位模块15、工况采集模块16和天线均连接处理模块11。

所述天线Y1为一个，主要用于收发数据。所述温度采集模块12、测速模块13、压力采集模块14、工况采集模块16为多个，用于采集机械设备的各个部位的温度、转速、压力、无况数据，定位模块15采用GPS定位技术获取机械设备的定位信息，所述处理模块11用于将温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线发送至云端分析和存储。

本实用新型能实时采集机械设备的相应部位的温度信息、速度信息、压力信息、定位信息、工作状态数据等，对于企业生产过程中机械设备的温度变化、转速变化、压力变化、位置变化、待会状态、有效工况状态，能实时无线收集并上传，且也可以随时或有需要时从云端调用分析，确保机械设备可靠运行。

请一继续参阅图2，本实用新型的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置中，所述温度采集模块12包括温度传感器PT1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述温度传感器PT1采用PT100温度传感器PT1，它是一种可将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。

所述温度传感器PT1的第1端连接电源负极、温度传感器PT1的第2端连接通过第一电阻R1连接处理模块11、温度传感器PT1的第3端通过第三电阻R3连接第二电阻R2的一端和处理模块11，所述第二电阻R2的另一端连接电源正极。

所述测速模块13包括测速器N1，所述测速模块13包括测速器N1，所述测速器N1的第1端和第3端连接所述处理模块11，测速器N1的第2端接地。所述测速器N1采用转速测速器N1，由霍尔传感器、计数器、译码器等构成的测速模块13，欧姆龙编码器等等。

请继续参阅图2，本实用新型的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置中，所述压力采集模块14包括压力传感器HG1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和运算放大器A1，所述压力传感器HG1采用HG-100Y压力传感器HG1，其可将压力信号转换为电信号，传送距离可达1-3公里，而且可实时显示压力值供工人查看，直接判断设备压力是否正常。

所述压力传感器HG1的第1端连接电源负极、也通过第四电阻R4连接运算放大器A1的正极，压力传感器HG1的第2端连接通过第五电阻R5连接运算放大器A1的正极，压力传感器HG1的第3端通过第六电阻R6连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接运算放大器A1的输出端，压力传感器HG1的第3端也通过第七电阻R7连接电源正极和运算放大器A1的电源端，所述运算放大器A1的输出端连接处理模块11。

较佳的，所述压力采集模块14还包括第一电容C1，所述第一电容C1的一端连接第八电阻R8的一端，第一电容C1的另一端连接第八电阻R8的另一端和运算放大器A1的输出端。所述第一电容C1与第八电阻R8并联构成一阶低通滤波器，使运算放大器A1输出更稳定。

所述定位模块15包括GPS单元151、电感L1、第九电阻R9、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，所述电感L1的一端连接处理模块11、也通过第二电容C2接地、电感L1的另一端连接第九电阻R9的一端、也通过第三电容C3接地，所述第九电阻R9的另一端连接GPS单元151、也通过第四电容C4接地。所述GPS单元151采用型号为AT6558的北斗GPS定位芯片，其定位精度高，功耗极低。AT6558是一款高性能BDS/GNSS多模卫星导航接收机SOC单芯片，芯片上集成射频前端、数字基带处理器、32位的RISC CPU、电源管理功能等功能。

所述工况采集模块1612包括运转传感器S1、待机传感器S2和第十电阻R10，所述运转传感器S1通过第十电阻R10连接处理模块11，所述待机传感器S2连接处理模块11。所述待机传感器S2可采用光电传感器，通过检测机械设备的电源指示灯是否点亮来判断机械设备是否待机。运转传感器S1可采用电机转速检测传感器，通过检测电机的转动状态判断设备是否工作，其为现有技术，此处不作详细描述。

所述处理模块11包括处理芯片，所述处理芯片的第38脚通过第一电阻R1连接温度传感器PT1的第2端和处理芯片的第37脚，所述处理芯片的第1脚、第2脚、第3脚接地，所述处理芯片的第18脚连接测速器N1的第1端，处理芯片的第19连接测速器N1的第3端，所述处理芯片的第11脚连接运算放大器A1的输出端，处理芯片的第8脚和第9脚连接GPS单元151，所述处理芯片的第5脚通过第十电阻R10连接运转传感器S1，处理芯片的第7脚连接待机传感器S2，处理芯片的6脚连接天线。

所述处理芯片采用型号为CC2530的单片机，其内集成为输入多路复用器、调制器，抽取滤波器和解调器等模块，并由外部的时钟模块提供精准的时钟信号，确保数据采集和传输的可靠性。当然本实用新型的无线釆集装置也可以采用相它相似功能的处理芯片，本实用新型对此不作限制。

请参阅图3，本实用新型的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置通过PT100温度传感器PT1采集机械设备监测部分的原始温度数据、通过转速测速器N1采集机械设备监测部分的原始转速数据、通过HG-100Y压力传感器HG1采集机械设备监测部分的原始压力数据、通过GPS单元151获取设备的定位信息、通过工况采集模块16采集待机状态和有效工况状态，然后由处理模块11将原始温度数据、原始转速数据、原始压力数据、定位信息、工况数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线Y1发送至云端进行分析和存储。

其中，CC2530芯片具有3FC压缩功能，在压缩时使用3次基于不动点迭代对数据进行压缩，在加密时可采用3SKE加密，此加密使用3对对称密钥，然后用每对密钥对数据进行3次加密，形成块加密数据。调制、解调、滤波、压缩、加密等数据处理是CC2530芯片固化的功能，其数据处理也为现有技术，此处不作详述。

无线釆集系统在上电时，先初始化系统，判断待机传感器S2是否连接，在检测待机传感器S2连接时，先初始化检测待机传感器S2，再获取检测待机传感器S2测量和收集的待机实况数据，之后判断运转传感器S1是否连接，在检测运转传感器S1连接时，先初始化检测运转传感器S1，再获取检测运转传感器S1测量和收集的运转实况数据，并判断机械设备是否运转，当机械设备待机时，在再待机数据中添加识别码，之后再将数据加密和压缩，便可将数据发送出去。当检测机械设备运转时，判断压力传感器HG1是否连接，当检测压力传感器HG1时，先初始化压力传感器HG1，再获取压力传感器HG1测量和收集的压力数据；之后判断温度传感器PT1是否连接，当检测温度传感器PT1时，先初始化温度传感器PT1，再获取温度传感器PT1测量和收集的温度数据；之后判断测速器N1是否连接，当检测测速器N1时，先初始化测速器N1，再获取测速器N1测量和收集的转速数据；之后，在原始工况数据、原始温度数据、原始转速数据、原始压力数据，同时获取定位数据，在再数据中添加识别码，之后再将这些数据分别加密和压缩，将便可将数据发送出去。其中，识别码可以是该命令无线釆集系统的IP数据。

本实用新型的无线釆集系统的无线传输方式采用IEEE802.15.4来完成信息的传输；通过无线WIFI802.11.X或北斗卫星(人造卫星GPRS)来完成实时加密数据上传到云端。

综上所述，本实用新型可以在在一台机械设备上可以安装多个测温器、多个测速器、多个压力传感器，及时反应机械设备不同部位的温度变化、转速转化、压力变化，全面实时监控生产设备的工况，同时通过GPS单元获取机械设备的定位信息，从而云端可以判断机械设备的位置变化。只要机械设备进入工作状态中，就能实时检测到温度、转速、压力数据和位置信息，检测的时间可以控制到0.1秒，且可以不间断测量，实现实时测量。

本实用新型的无线釆集系统，只要机械设备进入工作状态中，数据就会不断收集及传输，为企业提供有效科学的管理，只要机械设备进入工作状态中，所有数据都是自运收集及传输，不存在人为的干忧及更改。本实用新型只要机械设备进入工作状态中，就能实时检测到温度、转速和压力，检测的温度、转速和压力可以控制误差为正负1℃、正负0.5MPA，并且所有数据都能自动收集，当庞大的数据经过信息釆集器后会自己清除无用或相同数据，保留有用数据并上传到中心处理器储存。定位模块则能实时准确反应出设备所在的区域，可以精确到十米以内，可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗，并且精确的定位方便维修抢险工作及时展开。此外还可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗的情况，能把信息收集处理并通过无线系统发送到中心处理装置。

同时，本实用新型的无线釆集系统通过北斗卫星(人造卫星GPRS)和IEEE802.15.4来完成定位，通过三态三角(三态绞合)测量原理来完成定位，定位精确度高。

本实用新型通过在机械设备中增加安装温度探测器、转速探测器、压力探测器，可以单个也可以多个，当温度探测器、转速探测器、压力探测器收到机械设备运转过程中产生的温度变化数据、转速变化数据、压力变化数据，会实时传输到系统处理器，处理系统会自动分析数据，无用或重叠的数据将会自动清理，有用的数据将会自动分析上传储存。全程釆用无线WIFI来完成，能及时反应机械设备运作过程的工作状态，判断是否正常，能提前预告机械设备的故障发生及部位。当釆集信号是模拟信息装置会自己分析转为本系统协议语言，经加密(解密)上传储存云空间，对无效信息可以自动册除。

当温度、转速、压力任意数据发生异常变化时，它会自动发出报警信号，通知企业主管领导进行监督和调整。温度、转速、压力过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏。如因为温度过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏，甚至造成火灾等隐患。如压力过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏，甚至造成爆炸等隐患，本实用新型通过实时获取这些数据，当机械设备工作异常时，进行报警确保机械设备可靠工作。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口和天线，其特征在于，所述无线釆集装置本体设置有至少一用于采集机械设备的温度的温度采集模块、至少一用于采集机械设备相应部位的转速数据的测速模块、至少一用于采集机械设备的压力的压力采集模块、用于采集机械设备的定位信息的定位模块、至少一用于采集机械设备的工作状态数据的工况采集模块和用于对温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据进行调制、解调、滤波、压缩、加密处理的处理模块，所述处理模块将温度数据、转速数据、压力数据、定位信息和工作状态数据通过天线发送云端存储。

2.根据权利要求1所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述温度采集模块包括温度传感器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述温度传感器的第1端连接电源负极、温度传感器的第2端连接通过第一电阻连接处理模块、温度传感器的第3端通过第三电阻连接第二电阻的一端和处理模块，所述第二电阻的另一端连接电源正极。

3.根据权利要求2所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述测速模块包括测速器，所述测速器的第1端和第3端连接所述处理模块，测速器的第2端接地。

4.根据权利要求3所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述压力采集模块包括压力传感器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和运算放大器，所述压力传感器的第1端连接电源负极、也通过第四电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第2端连接通过第五电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第3端通过第六电阻连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接运算放大器的输出端，压力传感器的第3端也通过第七电阻连接电源正极和运算放大器的电源端，所述运算放大器的输出端连接处理模块。

5.根据权利要求4所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述压力采集模块还包括第一电容，所述第一电容的一端连接第八电阻的一端，第一电容的另一端连接第八电阻的另一端和运算放大器的输出端。

6.根据权利要求5所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述定位模块包括GPS单元、电感、第九电阻、第二电容、第三电容和第四电容，所述电感的一端连接处理模块、也通过第二电容接地、电感的另一端连接第九电阻的一端、也通过第三电容接地，所述第九电阻的另一端连接GPS单元、也通过第四电容接地。

7.根据权利要求6所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述工况采集模块包括运转传感器、待机传感器和第十电阻，所述运转传感器通过第十电阻连接处理模块，所述待机传感器连接处理模块。

8.根据权利要求7所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片的第38脚通过第一电阻连接温度传感器的第2端和处理芯片的第37脚，所述处理芯片的第1脚、第2脚、第3脚接地，所述处理芯片的第18脚连接测速器的第1端，处理芯片的第19连接测速器的第3端，所述处理芯片的第11脚连接运算放大器的输出端，处理芯片的第8脚和第9脚连接GPS单元，所述处理芯片的第5脚通过电阻连接运转传感器，处理芯片的第7脚连接待机传感器，处理芯片的6脚连接天线。

9.根据权利要求8所述的温度、转速、压力、定位及工况信息的采集装置，其特征在于，所述温度传感器采用PT100温度传感器，所述处理芯片采用型号为CC2530的单片机，所述压力传感器采用HG-100Y压力传感器。