CN209328205U - 一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置和系统。其中，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工作状态数据的工况采集模块和处理模块，所述处理模块将处理过的工作状态数据通过天线发送至数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端存储。本实用新型通过所述处理模块将工况采集模块采集的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存储，从而避免出现储存不及时的状况。

Description

一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置和系统

技术领域

本实用新型涉及设备工作状态监测技术，特别涉及一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置和系统。

背景技术

工业企业生产都离不开机械设备，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。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。设备突发故障时将影响到整个企业的正常运作。

譬如，橡胶生产设备生产完一个产品后，需要待会一段时间待会下一个生产指令。目前，橡胶生产设备的待机时长需要人工控制设备待机后，到达开机运转时间时，再通过人工开机，此方式操作方式待机时长不能精确控制，而且效率低下。

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工作状态的无线釆集装置和系统，能将采集的工作状态数据发送到云端进行永久保存。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，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工作状态数据的工况采集模块，无线釆集装置本体中还设置有用于对工况采集模块采集的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，所述处理模块将处理过的工作状态数据通过天线发送至数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端存储。

作为本实用新型的改进，所述工况采集模块包括运转传感器、待机传感器和电阻，所述运转传感器通过电阻连接处理模块，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，处理芯片的第6脚连接天线。

作为本实用新型更进一步的改进，所述处理芯片采用型号为CC2530的单片机。

作为本实用新型再进一步的改进，所述天线为一个。

本实用新型还提供一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统，其包括至少一数据中转传输设备、至少一数据分析设备、数据存储设备、云端、监控终端和至少一无线釆集装置，所述无线釆集装置分别与数据中转传输设备、数据分析设备、云端无线连接，数据分析设备分别与数据中转传输设备、数据存储设备、云端无线连接，所述云端与监控终端无线连接。

作为本实用新型的改进，所述无线釆集装置具有一个天线，所述数据中转传输设备和数据分析设备具有至少两根天线。

作为本实用新型的改进，所述监控终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机。

作为本实用新型进一步的改进，所述机械设备为橡胶生产设备。

相较于现有技术，本实用新型提供的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置和系统，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天线、至少一用于采集机械设备的工作状态的工况采集模块和用于处理工况采集模块采集的工作状态数据的处理模块，通过所述处理模块将工况采集模块采集的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存储，从而避免出现储存不及时的状况。

附图说明

图1为本实用新型提供的实时采集机械设备的工作状态的无线釆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工作状态的无线釆集装置的电路原理图。

图3为本实用新型采集的机械设备的工作状态数据的处理示意图。

图4为本实用新型提供的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统的网络拓扑图。

具体实施方式

本实用新型在机械设备中增加安装工况探测器(即下文的运转传感器、待机传感器)，可以单个也可以多个，当工况探测器收到机械设备运转过程中产生的工况变化数据，会实时传输到数据分析设备和云端，数据分析设备会自动分析数据，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到云端储存。全程釆用无线WIFI来完成。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。当工况发生异常变化时，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。

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，本实用新型提供的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置包括无线釆集装置本体1，所述无线釆集装置本体1上设置有电源接口J1、网口J2、电源指示灯LED和天线Y1，所述无线釆集装置本体1中设置有主板(图中未示出)，所述主板上设置有处理模块11和至少一工况采集模块12，所述工况采集模块12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。所述工况采集模块12为多个，用于采集机械设备各部位的原始工作状态数据，所述处理模块11用于将工况采集模块12采集的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数据中转传输设备2、数据分析设备3和/或云端分析和存储。

本实施例中，所述工作状态数据包括但不限于待机状态、转动状态等。本实用新型能实时采集机械设备的工作状态信息，对于企业生产过程中机械设备的工作状态变化，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，本实用新型的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置中，所述工况采集模块12包括运转传感器S1、待机传感器S2和电阻R1，所述运转传感器S1通过电阻R1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5脚通过电阻R1连接运转传感器S1，处理芯片的第7脚连接待机传感器S2，处理芯片的第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，本实用新型的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置通过工作状态传感器采集机械设备监测部分的原始工作状态数据，然后由处理模块11将原始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数据中转传输设备2、数据分析设备3和/或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。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，之后判断待机传感器S2是否连接，在检测待机传感器S2连接时，判断运转传感器S1是否连接，在检测运转传感器S1连接时，先初始化运转传感器S1，再获取运转传感器S1测量和收集运转实况数据，在再数据中添加识别码，之后再将数据加密和压缩，便可将数据发送出去。其中，识别码可以是该命令无线釆集系统的IP数据。

基于上述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，请参阅图4，本实用新型还提供一种无线釆集系统，其包括至少一数据中转传输设备2、至少一数据分析设备3、数据存储设备4、云端、监控终端和至少一无线釆集装置，所述无线釆集装置分别与数据中转传输设备2、数据分析设备3、云端无线连接，数据分析设备3分别与数据中转传输设备2、数据存储设备4、云端无线连接，所述云端与监控终端无线连接。

本实施例中，所述监控终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机，所述机械设备为橡胶生产设备。

所述无线釆集装置主要连接机械设备，每个无线釆集装置都有自己的身份代码，代表它是收集什么信息，如工作状态、定位、工况及自身的工作状态等信息，它们的身份号码永远不会重叠，但它们的工作信息是可以互通和交流，可以发送信息给数据中转传输设备2和数据分析设备3。

无线釆集装置采用组播方式单播方式与数据中转传输设备2和数据分析设备3发送心跳信息，可以利用三角形定位，经过大家信号的接收时间来计算出距离范围，同时也感应对方的存在。

数据中转传输设备2主要作用是起到承上启下的传输作用。当数据中转传输设备2接收到无线釆集装置传来的信息，它会自己分析是那个无线釆集装置发来的工作状态数据，然后会主动挑起无线釆集装置未能发送信息到数据分析设备3、数据存储设备4的任务，及时向数据分析设备3、数据存储设备4发送由无线釆集装置集到的信息。数据中转传输设备2自己除了完成范围内的传输任务，还能帮助自己的兄弟(即无线釆集装置)，它们能互补开展工作。数据中转传输设备2同样也具备自身保护装置，能及时发送求救信息。数据中转传输设备2能同时发送信息给数据分析设备3、数据存储设备4。

数据中转传输设备2之间是采用组播方式发送心跳信息给大家。当某一个数据中转传输设备2崩溃后，其它和它联系的数据中转传输设备2们会发现收不到它的心跳信息，在它崩溃前已经知道有多少无线釆集装置和它联系，在这个数据中转传输设备2崩溃后其他数据中转传输设备2们会直接和有关的无线釆集装置们联系连接，然后接管他们。

数据分析设备3的主要作用是把无线釆集装置和数据中转传输设备2发来的信息做综合的智能分析，过滤筛选出有价值的数据进行保存、压缩、加密、分块上传到数据存储设备4作永久保存。数据分析设备3之间是可以互相沟通交流。同样数据分析设备3同样具备自身保护功能，能及时发出求救信息。

数据存储设备4的主要作用是把无线釆集装置、数据中转传输设备2、数据分析设备3所发来的信息进行处理和储存，并通过或者人造卫星上传到云端，通过云端做永久保存，并随时根据需求调用数据。数据存储设备4每个企业配置一至若干台，但它们是互相可以沟通交流，储存的数据是相同的。数据存储设备4同样具备定位和自身保护功能，当环境变化或者人为破坏，它会及时发出求救信息，以获取保护。数据存储设备4所接受到所有信息，它会智能分析，筛选出有价值的数据进行压缩、加密、分块、储存并通过人造卫星上传到云端作永久保存。

云端主要用于对无线釆集装置、数据分析设备3和数据存储设备44发送的数据进行分析和存储，并将处理结果发送给监控终端进行监控，由监控终端实时监制相关设备的状态信息，当分析设备状态数据异常时，云端将告警信息发送给监控终端，便于监控终端用户及时调整机械设备的相关参数。

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。

所述数据中转传输设备2、数据分析设备3、数据存储设备4均具有与无线釆集装置功能相同的数据处理模块11，均具有数据压缩功能，所有信息都会经过压缩才发送出去，确保证使用最少流量。

同时，无线釆集装置、数据中转传输设备2、数据分析设备3均具有加密功能，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。3对对称密钥是由数据存储设备4提供给无线釆集装置，每过一段时间数据存储设备4会随时更新和提供3对新的对称密钥无线釆集装置会分配密钥给数据中转传输设备2和数据分析设备3。

本实施例中，所述无线釆集装置具有一个天线Y1，所述数据中转传输设备2和数据分析设备3具有至少两根天线。

综上所述，本实用新型可以在一台机械设备上可以安装待机传感器，及时反应机械设备实时处于待工状态，当待机状态超过设定的时间它会自动发出报警信息，全面实时监控生产设备的工况。

同时，本实用新型可以在机械设备上可以安装检测有效工作状态的运转传感器，及时反应机械设备实时处于工作状态中，当每个产品生产出来后，它会自动处于待机状态，等待下个产品的生产指令。全面实时监控生产设备的工况。只要机械设备进入待机状态或者工作状态中，就能实时检测到工况的数据，检测的时间可以控制到0.1秒，且可以不间断测量。

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，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。定位装置则能实时准确反应出设备所在的区域，可以精确到百米以内，可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗。

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)来完成定位，无线釆集装置、数据中转传输设备和数据分析设备是通过三态三角(三态绞合)测量原理来完成定位，定位方法是通过从已知点数据存储设备、数据中转传输设备和数据分析设备形成三角形，之后由数据中转传输设备和无线釆集装置们形成多个三角形来确定无线釆集装置们的距离和位置。

本实用新型通过在机械设备中增加安装待机传感器，可以单个也可以多个，当待机传感器收到机械设备运转过程中产生的工作状态变化数据，会实时传输到系统处理器，数据分析设备会自动分析数据，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。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。

当工作状态发生异常变化时，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。工作状态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。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)

1.一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，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工作状态数据的工况采集模块和用于对工况采集模块采集的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，所述处理模块将处理过的工作状态数据通过天线发送至数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端存储。

2.根据权利要求1所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，其特征在于，所述工况采集模块包括运转传感器、待机传感器和电阻，所述运转传感器通过电阻连接处理模块，所述待机传感器连接处理模块。

3.根据权利要求2所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，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，处理芯片的第6脚连接天线。

4.根据权利要求3所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，其特征在于，所述处理芯片采用型号为CC2530的单片机。

5.根据权利要求1所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集装置，其特征在于，所述天线为一个。

6.一种实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统，其特征在于，其包括至少一数据中转传输设备、至少一数据分析设备、数据存储设备、云端、监控终端和至少一如权利要求1-5任意一项所述的无线釆集装置，所述无线釆集装置分别与数据中转传输设备、数据分析设备、云端无线连接，数据分析设备分别与数据中转传输设备、数据存储设备、云端无线连接，所述云端与监控终端无线连接。

7.根据权利要求6所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统，其特征在于，所述无线釆集装置具有一个天线，所述数据中转传输设备和数据分析设备具有至少两根天线。

8.根据权利要求6所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统，其特征在于，所述监控终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机。

9.根据权利要求6所述的实时采集机械设备的工作状态的无线釆集系统，其特征在于，所述机械设备为橡胶生产设备。