CN209590632U - 一种基于nb-iot的监控设备、工程机械装置及监控系统 - Google Patents

一种基于nb-iot的监控设备、工程机械装置及监控系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种基于NB‑IOT的监控设备、工程机械装置及监控系统，涉及工程机械领域。基于NB‑IOT的监控设备包括NB‑IOT通讯模块、控制模块以及传感装置。控制模块分别与NB‑IOT通讯模块和传感装置连接。NB‑IOT通讯模块与控制模块进行交互通讯，NB‑IOT模块能耗低，且能持续保持将数据进行上传下载。工程机械装置安装基于NB‑IOT的监控设备，能够提高工程机械的利用率，降低维护费用。工程机械客户监控系统方便在客户端采用NB‑IOT技术来进行数据传送，能耗低且信号强。工程机械监控系统对整个监控系统和工程机械进行集成，形成完整的信息链和执行端，实现对工程机械高效的利用和维护。

Description

一种基于NB-IOT的监控设备、工程机械装置及监控系统
技术领域
本实用新型涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种基于NB-IOT 的监控设备、工程机械装置及监控系统。
背景技术
通常，工程机械出现问题时需要等待制造商的维护人员来进行维修，并且，由于工程机械的使用较为分散，维护人员到施工现场要花费较多的人力、物力及财力，延长了维修时间，降低了设备的利用率，增加了维护的费用。
目前，也有部分制造商开始采用远程监控系统，自动将设备的运行信息通过无线网络上报给制造商，以提前发现问题，及时调整设备运行状态。但是，现有的无线网络其上下行数据一般是通过GSM网、 GPRS网或者CDMA网来实现。采用这些网络所使用的设备模块能耗高，无法长时间持续工作，并且在一些诸如隧道、室内等的施工环境中信号弱甚至没有信号，影响正常使用。
因此，设计一种应用于工程机械的监控系统，能够减低能耗并且具有良好的通讯信号，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的还包括提供一种基于NB-IOT的监控设备，NB-IOT通讯模块与控制模块进行交互通讯，NB-IOT模块能耗低，且能持续保持将数据进行上传下载。
本实用新型的目的还包括提供一种工程机械装置，安装基于 NB-IOT的监控设备，实现了工程机械相关数据的实时监测，能够提高工程机械的利用率，降低对工程机械的维护费用。
本实用新型的目的包括提供一种工程机械客户监控系统，方便在客户端采用NB-IOT技术来进行数据传送，能耗低且信号强。
本实用新型的目的包括提供一种工程机械监控系统对整个监控系统和工程机械进行集成，形成完整的信息链和执行端，实现对工程机械高效的利用和维护。
本实用新型提供的第一种技术方案：
一种基于NB-IOT的监控设备，包括NB-IOT通讯模块、控制模块以及传感装置；所述控制模块分别与所述NB-IOT通讯模块和所述传感装置连接；
所述传感装置用于采集工程机械的参数数据，形成监控数据，并将所述监控数据传输给所述控制模块；所述控制模块将所述监控数据发送给所述NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块通过窄带物联网将所述监控数据上传至外部，并通过窄带物联网接收外部的控制指令；所述NB-IOT通讯模块将所述控制指令传输给所述控制模块；所述控制模块对所述控制指令进行分析处理，得到控制执行指令；所述控制模块将所述控制执行指令发送给工程机械。
进一步地，还包括GPS模块；所述GPS模块与所述控制模块连接；所述GPS模块用于获取位置信息，并将所述位置信息发送给所述控制模块；所述控制模块对所述位置信息进行处理后发送给所述 NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块将所述位置信息上传至外部。
进一步地，还包括输出显示模块；所述输出显示模块与所述控制模块连接；所述输出显示模块向所述控制模块发送控制信息，并输出显示所述控制模块获取的监控数据和控制指令。
进一步地，所述传感装置包括温度传感器、位移传感器、速度传感器、振动传感器以及压力传感器中的至少一种。
进一步地，所述控制模块为通用处理器。
进一步地，所述NB-IOT通讯模块与所述控制模块集成为一体。
本实用新型提供的第二种技术方案：
一种工程机械装置，包括机械主体和第一种方案中所述的基于 NB-IOT的监控设备；所述机械主体包括执行机构；所述执行机构与所述控制模块连接；所述控制模块将所述控制执行指令发送给所述执行机构，控制所述执行机构的动作。
进一步地，所述执行机构与所述传感装置连接；所述传感装置监控所述执行机构的动作，形成执行信息，并将所述执行信息发送给所述控制模块，所述控制模块对所述执行信息进行处理分析，判断所述执行机构动作的工作状态。
本实用新型提供的第三种技术方案：
一种工程机械客户监控系统，包括管理客户端和NB-IOT基站；所述管理客户端通过所述NB-IOT基站与第二种技术方案中所述工程机械的所述NB-IOT通讯模块连接；
所述管理客户端通过所述NB-IOT基站从所述NB-IOT通讯模块获取监控数据；所述管理客户端的控制指令通过所述NB-IOT基站发送给所述NB-IOT通讯模块。
本实用新型提供的第四种技术方案：
一种工程机械监控系统，包括监控终端和云端服务器；所述监控终端、所述云端服务器以及第三种技术方案中所述的工程机械客户监控系统的管理客户端依次通讯连接；所述管理客户端将所述监控数据发送给所述云端服务器；所述监控终端从所述云端服务器获取所述监控数据，并对所述监控数据进行分析；
所述监控终端根据所述监控数据得出终端控制指令，并将所述终端控制指令发送给所述云端服务器，所述管理客户端从所述云端服务器获取所述终端控制指令，并将所述终端控制指令通过所述NB-IOT 基站发送给所述NB-IOT通讯模块。
本实用新型提供的一种基于NB-IOT的监控系统、监控设备及工程机械装置的有益效果是：
基于NB-IOT的监控设备中，NB-IOT通讯模块与控制模块进行交互通讯，NB-IOT模块能耗低，且基于NB-IOT的监控设备可自动进行监测，持续保持将数据进行上传下载。
工程机械装置上安装基于NB-IOT的监控设备，实现了工程机械相关数据的实时监测，能及时的对工程机械出现的问题进行处理，能够提高工程机械的利用率，同时也降低对工程机械的维护费用。
工程机械客户监控系统方便在客户端采用NB-IOT技术来进行数据传送，采用NB-IOT技术所使用的模块能耗低，并且NB-IOT通讯的信号强。
工程机械监控系统对整个监控系统和工程机械进行集成，形成完整的信息链和执行端，实现对工程机械高效的利用和维护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的工程机械监控系统的系统框图；
图2为实用新型实施例提供的基于NB-IOT的监控设备的第一种系统框图；
图3为实用新型实施例提供的基于NB-IOT的监控设备的第二种系统框图；
图4为本实用新型实施例提供的工程机械装置以及工程机械监控系统的关系框图。
图标：100-工程机械监控系统；110-监控终端；120-云端服务器； 130-管理客户端；140-NB-IOT基站；200-工程机械装置；210-基于 NB-IOT的监控设备；211-NB-IOT通讯模块；212-控制模块；213- 传感装置；214-GPS模块；215-输出显示模块；220-机械主体；221-执行机构。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例
请参阅图1，本实施例提供了一种工程机械监控系统100以及工程机械装置200。该工程机械监控系统100用于对工程机械装置200 进行数据监控，并同时实现对工程机械装置200的调整、维护。
该工程机械监控系统100包括监控终端110、云端服务器120、管理客户端130以及NB-IOT(Narrow BandInternettof Things，窄带物联网)基站140。监控终端110、云端服务器120、管理客户端130 以及NB-IOT基站140依次连接。工程机械装置200包括基于NB-IOT的监控设备210和机械主体220(图2中示出)。基于NB-IOT的监控设备210和机械主体220连接，NB-IOT基站140与基于NB-IOT 的监控设备210连接。这样，通过NB-IOT基站140与基于NB-IOT 的监控设备210的连接实现工程机械监控系统100与工程机械装置 200之间的数据通讯。
具体地，NB-IOT基站140从基于NB-IOT的监控设备210获取监控数据，将监控数据发送给管理客户端130。管理客户端130从 NB-IOT基站140获取监控数据后，将监控数据发送给云端服务器 120。云端服务器120获取监控数据后，将监控数据发送给监控终端 110。监控终端110由制造商进行管理，监控终端110对监控数据进行分析处理，并根据分析处理结果得出终端控制指令。
监控终端110将根据分析处理结果得出的终端控制指令发送给云端服务器120。云端服务器120收到终端控制指令后，将终端控制指令发送给管理客户端130。管理客户端130收到终端控制指令后，将终端控制指令发送给NB-IOT基站140。NB-IOT基站140收到终端控制指令后，将终端控制指令发送给工程机械装置200上的基于 NB-IOT的监控设备210。基于NB-IOT的监控设备210收到终端控制指令后，对终端控制指令进行分析处理，形成控制执行指令。基于 NB-IOT的监控设备210将控制执行指令发送给机械主体220上的执行机构221，控制执行机构221动作。
请参阅图2，工程机械装置200上基于NB-IOT的监控设备210 包括NB-IOT通讯模块211、控制模块212、传感装置213、GPS模块214以及输出显示模块215。控制模块212分别与NB-IOT通讯模块211、GPS模块214、传感装置213以及输出显示模块215连接。 NB-IOT通讯模块211与工程机械监控系统100连接，即NB-IOT通讯模块211与NB-IOT基站连接。控制模块212还与执行机构221连接，实现控制模块212对执行机构221动作的控制。
具体地，传感装置213采集工程机械装置200的参数数据，形成监控数据，并将监控数据发送给控制模块212。另外，当需要上传位置信息时，GPS模块214获取工程机械装置200的位置信息，并将位置信息发送给控制模块212。控制模块212获取监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息后，对监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息进行处理，并将监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息发送给NB-IOT通讯模块211。NB-IOT通讯模块211收到监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息后，将监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息发送给NB-IOT基站140。监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息依次通过NB-IOT基站140、管理客户端 130、云端服务器120发送给监控终端110。
监控终端110获取监控数据、位置信息或者监控数据和位置信息后，进行分析处理，形成终端控制指令，并将终端控制指令发送给云端服务器120。终端控制指令依次经过云端服务器120、管理客户端130、NB-IOT基站140以及NB-IOT通讯模块211发送给控制模块212。控制模块212收到终端控制指令后，对终端控制指令进行分析处理，形成控制执行指令，并将控制执行指令发送给执行机构221，控制执行机构221的动作。
值得说明的是，传感装置213用于采集工程机械装置200的参数数据，所采集的参数数据根据工程机械装置200的类型以及实际需要来确定，因此，传感装置213的种类多样，可以包括温度传感器、位移传感器、速度传感器、振动传感器和压力传感器等不同类型的传感器中的至少一种或者是这些不同传感器的任意一种组合，以充分满足对工程机械装置200监控的需要。
控制模块212的类型也多样，只要能够实现数据上传、下载以及处理都是可取的。控制模块212可以是通用处理器，包括中央处理器 (Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
当然，控制模块212和NB-IOT通讯模块211也可集成为一体，方便安装和制造。
另外，作业人员可通过输出显示模块215向控制模块212发出控制信息以对执行机构221进行控制，也能向控制模块212发送数据，实现与工程机械监控系统100的数据通讯。并且，输出显示模块215 还可以显示传感装置213形成的监控数据、GPS模块214提供的位置信息、工程机械监控系统100发送的终端控制指令以及控制模块212 形成的控制执行指令。
请参阅图3，为了确定控制模块212向执行机构221发送控制执行指令后，执行机构221能正确进行动作，传感装置213可与执行机构221连接。这样，传感装置213能对执行机构221的动作进行监控，形成执行信息，并将执行信息发送给控制模块212，由控制模块212 来判断执行机构221工作状态，如执行动作是否正确，动作是否到位等。当然，控制模块212对执行机构221工作状态的判断结果还可以发送给输出显示模块215，让输出显示模块215输出显示。
请参阅图4，工程机械监控系统100可同时对多个工程机械装置 200实现监控，这样，能够提高监测的效率，并且基于NB-IOT的通讯技术能够有效确保监控的有效性和正确定。具体地，基于NB-IOT 的监控设备210与工程机械装置200一一对应。需要对多个工程机械装置200进行数据监控时，每个工程机械装置200上基于NB-IOT的监控设备中的NB-IOT通讯模块211同时与NB-IOT基站140连接，实现工程机械监控系统100对多个工程机械装置200的实时监控。
需要说明的是，工程机械监控系统100与基于NB-IOT的监控设备210之间的数据通讯可自动激活进行数据的上传、下载。并且，整个监控系统独立运动，机械主体220工作与否并不影响整个监控系统的运行。这样，可对工程机械装置200持续地进行监控。
本实施例还提供一种工程机械客户监控系统，包括本实施例中提供的相互连接的管理客户端130和NB-IOT基站140。其中，NB-IOT 基站140与NB-IOT通讯模块211连接。
管理客户端130通过NB-IOT基站140从NB-IOT通讯模块211 获取监控数据，管理客户端130的终端控制指令通过NB-IOT基站 140发送给NB-IOT通讯模块211。工程机械客户监控系统，方便在客户端采用NB-IOT技术来进行数据传送，能耗低且信号强。
本实用新型提供的一种基于NB-IOT的监控设备210、工程机械装置200及监控系统，主要具有以下几点有益效果：
对采集到的工程机械装置200的监控数据采用NB-IOT技术来进行数据传送，能够持续保持通讯，并且基于NB-IOT的通讯技术信号强，能在复杂的工程环境下保持通讯，并且所采用的模块能耗小，节约成本，并且提高了工程机械装置200的利用率，减低了工程机械装置200的维护费用。
工程设备监控系统对整个监控系统和工程机械装置200进行集成，形成完整的信息链和执行端，实现对工程机械高效的利用和维护。
需要说明的是，所有附图中带箭头的附图标记是指代数据信息的传递方向，不带箭头的附图标记是指代实体结构。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，包括NB-IOT通讯模块、控制模块以及传感装置；所述控制模块分别与所述NB-IOT通讯模块和所述传感装置连接；
所述传感装置用于采集工程机械的参数数据，形成监控数据，并将所述监控数据传输给所述控制模块；所述控制模块将所述监控数据发送给所述NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块通过窄带物联网将所述监控数据上传至外部，并通过窄带物联网接收外部的控制指令；所述NB-IOT通讯模块将所述控制指令传输给所述控制模块；所述控制模块对所述控制指令进行分析处理，得到控制执行指令；所述控制模块将所述控制执行指令发送给工程机械。
2.如权利要求1所述的基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，还包括GPS模块；所述GPS模块与所述控制模块连接；所述GPS模块用于获取位置信息，并将所述位置信息发送给所述控制模块；所述控制模块对所述位置信息进行处理后发送给所述NB-IOT通讯模块；所述NB-IOT通讯模块将所述位置信息上传至外部。
3.如权利要求1所述的基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，还包括输出显示模块；所述输出显示模块与所述控制模块连接；所述输出显示模块向所述控制模块发送控制信息，并输出显示所述控制模块获取的监控数据和控制指令。
4.如权利要求1所述的基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，所述传感装置包括温度传感器、位移传感器、速度传感器、振动传感器以及压力传感器中的至少一种。
5.如权利要求1所述的基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，所述控制模块为通用处理器。
6.如权利要求1所述的基于NB-IOT的监控设备，其特征在于，所述NB-IOT通讯模块与所述控制模块集成为一体。
7.一种工程机械装置，其特征在于，包括机械主体和权利要求1-6任意一项所述的基于NB-IOT的监控设备；所述机械主体包括执行机构；所述执行机构与所述控制模块连接；所述控制模块将所述控制执行指令发送给所述执行机构，控制所述执行机构的动作。
8.如权利要求7所述的工程机械装置，其特征在于，所述执行机构与所述传感装置连接；所述传感装置监控所述执行机构的动作，形成执行信息，并将所述执行信息发送给所述控制模块，所述控制模块对所述执行信息进行处理分析，判断所述执行机构动作的工作状态。
9.一种工程机械客户监控系统，其特征在于，包括管理客户端和NB-IOT基站；所述管理客户端通过所述NB-IOT基站与权利要求7-8任意一项所述工程机械装置的所述NB-IOT通讯模块连接；
所述管理客户端通过所述NB-IOT基站从所述NB-IOT通讯模块获取监控数据；所述管理客户端的控制指令通过所述NB-IOT基站发送给所述NB-IOT通讯模块。
10.一种工程机械监控系统，其特征在于，包括监控终端和云端服务器；所述监控终端、所述云端服务器以及权利要求9所述的工程机械客户监控系统的管理客户端依次通讯连接；所述管理客户端将所述监控数据发送给所述云端服务器；所述监控终端从所述云端服务器获取所述监控数据，并对所述监控数据进行分析；
所述监控终端根据所述监控数据得出终端控制指令，并将所述终端控制指令发送给所述云端服务器，所述管理客户端从所述云端服务器获取所述终端控制指令，并将所述终端控制指令通过所述NB-IOT基站发送给所述NB-IOT通讯模块。
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