CN209945405U - 一种物联网感知设备故障预警仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物联网感知设备故障预警仪一种物联网感知设备故障预警仪，包括PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器、数据收发模块、数据采集模块、与PLC控制器连接的供电模块，所述数据采集模块通过数据收发模块与PLC控制器连接，所述PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器依次连接；所述数据采集模块包括分别与数据收发模块连接的温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块。本实用新型采用多种传感模块将采集的数据通过PLC控制器处理后出入物联网服务器进行计算，能实时检测设备及其周围环境的情况，以便工作人员能及时做出应对措施。

Description

一种物联网感知设备故障预警仪

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，具体的说，是一种物联网感知设备故障预警仪。

背景技术

随着网络技术和现代通信技术的发展，物联网作为IP时代的产物正在飞速发展，在未来的应用也将非常广泛，是实现智慧地球的一张宏伟蓝图。现在现代工业产业中，使用物联网技术是非常便捷的选择，使用物联网的技术检测设备故障的时候，采用一些传感器探测设备或周围环境中的一些参数，可以实时检测和提前控制故障的发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物联网感知设备故障预警仪，通过多种传感模块实时检测设备及其周围环境的情况，以便工作人员能及时做出应对。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种物联网感知设备故障预警仪，包括PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器、数据收发模块、数据采集模块、与PLC控制器连接的供电模块，所述数据采集模块通过数据收发模块与PLC控制器连接，所述PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器依次连接；所述数据采集模块包括分别与数据收发模块连接的温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述供电模块包括电源模块、应急供电单元、与电源模块连接的电源插座，所述电源模块、应急供电单元分别与PLC控制器连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述PLC控制器的型号为K7M-DR14UE。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述应急供电单元包括储能电容Cx、整流电路、恒压电路、第二开关管Q2、开关控制电路，所述整流电路分别与电源模块、储能电容Cx、恒压电路连接，所述储能电容Cx的另一端接地，所述恒压电路与第二开关管Q2连接，所述开关控制电路分别与恒压电路和第二开关管Q2连接；所述第二开关管Q2、电源模块分别与K7M-DR14UE连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述数据收发模块包括多个数据放大电路和与多个数据放大电路输出端连接的一个接口模块；多个所述数据放大电路的输入端分别与温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块的输出端一一对应连接，所述接口模块的输出端与K7M-DR14UE连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述温度采集模块包括温度传感器ADT75、接口J1，所述温度传感器ADT75通过接口J1与数据收发模块的第一路数据放大电路的输入端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述烟雾采集模块包括依次连接的烟雾传感器MQ-2、放大器U2A、放大器U2B，所述放大器U2B与数据收发模块的第二路数据放大电路的输入端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述湿度采集模块包括湿度传感器SHT10、接口J2，所述湿度传感器SHT10通过接口J2与数据收发模块的第三路数据放大电路的输入端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述转速采集模块包括转速传感器PM911、放大器U3A，所述转速传感器PM911通过放大器U3A与数据收发模块的第四路数据放大电路的输入端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，还包括存储器、GPS定位器、智能终端、报警装置，所述存储器、GPS定位器分别与K7M-DR14UE连接，所述智能终端、报警装置分别与物联网服务器连接。

工作原理：

所述温度采集模块用于检测设备的工作温度，烟雾采集模块用于检测设备周围环境的烟雾情况，湿度采集模块用于检测设备周围环境的湿度，转速采集模块用于检测设备驱动工作的转速。数据采集模块检测的数据实时通过数据收发模块传输至PLC控制器进行转换和处理，然后再通过物联网适配器传入物联网服务器。物联网服务器根据传入数据进行计算，判断设备是否出现故障，或者设备周围的环境若持续下去是否会导致设备故障。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型采用多种传感模块将采集的数据通过PLC控制器处理后出入物联网服务器进行计算，能实时检测设备及其周围环境的情况，以便工作人员能及时做出应对措施。

附图说明

图1为本实用新型系统框图；

图2为本实用新型供电模块电路原理图；

图3为本实用新型数据收发模块和接口模块电路原理图；

图4为本实用新型温度采集模块电路原理图；

图5为本实用新型烟雾采集模块电路原理图；

图6为本实用新型湿度采集模块电路原理图；

图7为本实用新型转速采集模块电路原理图；

图8为本实用新型工作原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1-图8所示，一种物联网感知设备故障预警仪，包括PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器、数据收发模块、数据采集模块、与PLC控制器连接的供电模块，所述数据采集模块通过数据收发模块与PLC控制器连接，所述PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器依次连接；所述数据采集模块包括分别与数据收发模块连接的温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块。

需要说明的是，通过上述改进，所述温度采集模块用于检测设备的工作温度，烟雾采集模块用于检测设备周围环境的烟雾情况，湿度采集模块用于检测设备周围环境的湿度，转速采集模块用于检测设备驱动工作的转速。数据采集模块检测的数据实时通过数据收发模块传输至PLC控制器进行转换和处理，然后再通过物联网适配器传入物联网服务器。物联网服务器根据传入数据进行计算，判断设备是否出现故障，或者设备周围的环境若持续下去是否会导致设备故障。

如图8所示，所述PLC控制器包括故障分类与识别模块，所述故障分类与识别模块的功能有能量不可信识别、历史不可信识别、同行不可信识别、历史数据库、故障类型识别，其中能量不可信识别用于判断传感设备的电量，历史不可信识别用于将本次接收到的传感数据与历史数据库中已有的数据进行对比后判断传感数据是否为正常，同行不可信识别用于对同种传感设备采集不同设备状态时做对比；若数据判断时检测出设备有故障或设备周围环境不良好，则生成报警信息，通过物联网发送报警信号，并且定位故障设备、更新历史数据库的信息。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图2、图3所示，所述供电模块包括电源模块、应急供电单元、与电源模块连接的电源插座，所述电源模块、应急供电单元分别与PLC控制器连接。所述PLC控制器的型号为K7M-DR14UE。

所述应急供电单元包括储能电容Cx、整流电路、恒压电路、第二开关管Q2、开关控制电路，所述整流电路分别与电源模块、储能电容Cx、恒压电路连接，所述储能电容Cx的另一端接地，所述恒压电路与第二开关管Q2连接，所述开关控制电路分别与恒压电路和第二开关管Q2连接；所述第二开关管Q2、电源模块分别与K7M-DR14UE连接。

所述数据收发模块包括多个数据放大电路和与多个数据放大电路输出端连接的一个接口模块；多个所述数据放大电路的输入端分别与温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块的输出端一一对应连接，所述接口模块的输出端与K7M-DR14UE连接。

需要说明的是，通过上述改进，PLC控制器在供电模块的持续供电状态下能一直保持工作，如图2所示，所述供电模块的应急用电单元包括储能电容Cx、整流电路、恒压电路、第二开关管Q2、开关控制电路。所述储能电容Cx的一端接电源模块的输出端，储能电容Cx的另一端接地，利用电源模块为储能电容Cx供充电；所述整流电路包括整流二极管D1、电阻R1，所述整流二极管D1的阳极接储能电容Cx，整流二极管D1的阴极接恒压电路，电阻R1与整流二极管D1并联。

所述恒压电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、可控精密稳压源D2、第一开关管Q1，电阻R2的一端与整流电路的输出端连接，电阻R2的另一端接电阻R3的一端和可控精密稳压源D2的参考级，电阻R3的另一端接地；所述可控精密稳压源D2的阳极接地，其阴极接第一开关管Q1的控制端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接整流电路的输出端和第一开关管Q1的高电位端，所述第一开关管Q1的低电位端作为恒压电路的输出端。所述可控精密稳压源D2的型号为TL432。

所述开关控制电路包括第三开关管Q3和电阻R5，电阻R5连接在第二开关管Q2的高电位端和控制端之间，第三开关管Q3的高电位端接第二开关管Q2的控制端，第三开关管Q3的低电位端接地，第三开关管Q3的控制端与第二开关管Q2的低电位端连接，所述第二开关管Q2作为应急供电单元的输出端与PLC控制器连接。

PLC控制器通过一个检测引脚检测电源模块是否在供电，若电源模块停止供电后，储能电容Cx储存有一定电量，则通过应急供电单元的电量为PCL控制器持续供电。

所述数据收发模块的输出端连接有接口模块，所述接口模块结合了数据通讯接口和调试接口的功能，数据通讯接口将外部连接的一个或多个传感模块，作为工业采集数据与OLC控制器之间进行数据交互的通道。调试接口为JTAG接口、UART接口或USB接口中的一种，调试接口的功能一般供工作人员使用，用于进行传感模块的安装、调试、程序下载、扩展或固件更新等功能应用。

本实施例的数据收发模块有四路数据放大电路，且每一路结构相同，四路所述数据放大电路分别依次接收温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块的检测数据。

如图3所示，第一路数据放大电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、放大器U1A，所述放大器U1A的型号为LM837MX；所述电阻R6的一端连接温度采集模块的输出端和电容C1的一端，电容C1的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电阻R8的一端和放大器U1A的反向输入端，放大器U1A的同相输入端接地，放大器U1A的输出端连接电阻R8的另一端和接口模块的MICOUT0端口。同理，第二、三、四路数据放大电路与第一路数据放大电路的结构和功能均相同。其中第二路数据放大电路的输出端连接接口模块的MICOUT1端口；第三路数据放大电路的输出端连接接口模块的MICOUT2端口；第四路数据放大电路的输出端连接接口模块的MICOUT3端口。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图3、图4所示，所述温度采集模块包括温度传感器ADT75、接口J1，所述温度传感器ADT75通过接口J1与数据收发模块的第一路数据放大电路的输入端连接。

需要说明的是，通过上述改进，如图4所示，所述温度采集模块包括电容C5、温度传感器ADT75、电阻R18、电阻R19、电阻R20、接口J1，所述电容C5连接在温度传感器ADT75的电源端和接地端之间；温度传感器ADT75的SDA端口接电阻R18的一端和接口J1，温度传感器ADT75的SCL端口接电阻R19的一端和接口J1，温度传感器ADT75的ALERT端口接电阻R20的一端和接口J1；所述电阻R18、R19、R20的另一端均接电源；所述接口J1的输出端与第一路数据放大电路的输入端连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、3、图5所示，所述烟雾采集模块包括依次连接的烟雾传感器MQ-2、放大器U2A、放大器U2B，所述放大器U2B与数据收发模块的第二路数据放大电路的输入端连接。

需要说明的是，通过上述改进，如图5所示，所述烟雾采集模块包括烟雾传感器MQ-2、电阻R21、电阻R22、电阻R23、滑动电阻Rx1、滑动电阻Rx2、放大器U2A、放大器U2B；所述放大器U2A、放大器U2B的型号均为ML324；所述烟雾传感器MQ-2的A端和H1端接电源，烟雾传感器MQ-2的B端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接滑动电阻Rx1的一端和放大器U2A的同相输入端；滑动电阻Rx1的另一端和烟雾传感器MQ-2的H2端接地；放大器U2A的反向输入端连接放大器U2A的输出端，放大器U2A的输出端连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电阻R23的一端和放大器U2B的同相输入端，电阻R23的另一端接地；滑动电阻Rx2的一端接电源，其另一端接放大器U2B的反向输入端，放大器U2B的输出端与第二路数据放大电路的输入端连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图3、图6所示，所述湿度采集模块包括湿度传感器SHT10、接口J2，所述湿度传感器SHT10通过接口J2与数据收发模块的第三路数据放大电路的输入端连接。

需要说明的是，通过上述改进，如图6所示，所述湿度传感器包括湿度传感器SHT10、电阻R24、电阻R25、接口J2，所述湿度传感器SHT10的SDA端口和SCLK端口分别与接口J2连接，所述电阻R24的一端接湿度传感器SHT10的SDA端口，电阻R24的另一端接电源；电阻R25的一端接湿度传感器SHT10的SCLK端口，电阻R25的另一端接电源；接口J2的输出端与第三路数据放大电路的输入端连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图3、图7所示，所述转速采集模块包括转速传感器PM911、放大器U3A，所述转速传感器PM911通过放大器U3A与数据收发模块的第四路数据放大电路的输入端连接。

需要说明的是，通过上述改进，如图7所示，所述转速采集模块包括转速传感器PM911、放大器U3A、电阻R26、电阻R27，所述放大器U3A的型号为L393；所述转速传感器PM911的1端口和2端口均接电源，转速传感器PM911的3端口接电阻R26后接地，转速传感器PM911的4端口接电阻R27后接地；转速传感器PM911的4端口接放大器U3A的同相输入端，放大器U3A的方向输入端与其输出端连接，放大器U3A的输出端与第四路数据放大电路的输入端连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，还包括存储器、GPS定位器、智能终端、报警装置，所述存储器、GPS定位器分别与K7M-DR14UE连接，所述智能终端、报警装置分别与物联网服务器连接。

需要说明的是，通过上述改进，所述存储器用来存储PLC控制器关联物联网适配器的程序代码或者数据；GPS定位用于向物联网服务器提供被测设备的位置。物联网服务器计算PLC控制器提供的数据，并进行存储和对比；当设备发生故障，或设备周围环境差的时候，物联网服务器将控制报警装置进行报警，或直接通过智能终端提示工作人员进行检修或处理。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：包括PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器、数据收发模块、数据采集模块、与PLC控制器连接的供电模块，所述数据采集模块通过数据收发模块与PLC控制器连接，所述PLC控制器、物联网适配器、物联网服务器依次连接；

所述数据采集模块包括分别与数据收发模块连接的温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块。

2.根据权利要求1所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述供电模块包括电源模块、应急供电单元、与电源模块连接的电源插座，所述电源模块、应急供电单元分别与PLC控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述PLC控制器的型号为K7M-DR14UE。

4.根据权利要求3所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述应急供电单元包括储能电容Cx、整流电路、恒压电路、第二开关管Q2、开关控制电路，所述整流电路分别与电源模块、储能电容Cx、恒压电路连接，所述储能电容Cx的另一端接地，所述恒压电路与第二开关管Q2连接，所述开关控制电路分别与恒压电路和第二开关管Q2连接；所述第二开关管Q2、电源模块分别与K7M-DR14UE连接。

5.根据权利要求3所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述数据收发模块包括多个数据放大电路和与多个数据放大电路输出端连接的一个接口模块；多个所述数据放大电路的输入端分别与温度采集模块、烟雾采集模块、湿度采集模块、转速采集模块的输出端一一对应连接，所述接口模块的输出端与K7M-DR14UE连接。

6.根据权利要求5所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述温度采集模块包括温度传感器ADT75、接口J1，所述温度传感器ADT75通过接口J1与数据收发模块的第一路数据放大电路的输入端连接。

7.根据权利要求5所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述烟雾采集模块包括依次连接的烟雾传感器MQ-2、放大器U2A、放大器U2B，所述放大器U2B与数据收发模块的第二路数据放大电路的输入端连接。

8.根据权利要求5所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述湿度采集模块包括湿度传感器SHT10、接口J2，所述湿度传感器SHT10通过接口J2与数据收发模块的第三路数据放大电路的输入端连接。

9.根据权利要求5所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：所述转速采集模块包括转速传感器PM911、放大器U3A，所述转速传感器PM911通过放大器U3A与数据收发模块的第四路数据放大电路的输入端连接。

10.根据权利要求3-9任一项所述的一种物联网感知设备故障预警仪，其特征在于：还包括存储器、GPS定位器、智能终端、报警装置，所述存储器、GPS定位器分别与K7M-DR14UE连接，所述智能终端、报警装置分别与物联网服务器连接。

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