CN211123686U

CN211123686U - 一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备

Info

Publication number: CN211123686U
Application number: CN201922214682.7U
Authority: CN
Inventors: 李昌龙; 王帅; 刘著国; 霍宝玉; 陈公正; 王宝华; 胡淼
Original assignee: Second Construction Co Ltd of China Construction Eighth Engineering Division Co Ltd
Current assignee: Second Construction Co Ltd of China Construction Eighth Engineering Division Co Ltd
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-12-11

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，属于建筑施工技术领域，包括MCU核心处理器、定位模块、姿态分析模块和电源管理模块，定位模块包括GPS电路、传输网络电路和通讯接口电路，GPS电路、传输网络电路和通讯接口电路分别连接MCU核心处理器；姿态分析模块设置有六轴姿态传感器，六轴姿态传感器连接MCU核心处理器；电源管理模块包括电源供给输入电路、电源转换电路和电路保护装置，电源管理模块连接MCU核心处理器，并分别连接定位模块和姿态分析模块。本实用新型不需要对工程机械进行接线改造，可实时监测设备的工作状态，便于实现工程机械的高效管理。

Description

一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备

技术领域

本实用新型涉及建筑施工技术领域，具体地说是一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备。

背景技术

工程机械是土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备的统称，主要应用于国防建设工程、交通运输建设、能源工业建设和生产以及矿山等原材料建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设和环境保护等领域。

目前机械工程设备的类型繁多，数量不断增加，整体行业内信息化程度极低，机械化施工占比越来越大，项目管理及人员管理难度不断加大。在现有技术中，机械的姿态监测设备需要对既有的工程机械进行线路改造，每一种机械设备的运行方式、工作状态指标都不尽相同，因此对每一种设备的安装方式、采集数据类型也不一样，很难达到标准化与准确性。而由于施工企业对多种设备的安装与改造标准不一，很难推广应用；且项目工地工程机械设备大多数都是外租设备，承租方不允许改装设备，改装后很难复原。

由于对每种类型的工程机械设备需要采集、监测的方法不同，所以不同类型的数据很难用统一的方法进行分析；且设备安装过于专业与繁琐，一般施工人员没办法掌握，设备故障维护起来也比较困难。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，不需要对工程机械进行接线改造，可实时监测设备的工作状态，便于实现工程机械的高效管理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，包括MCU核心处理器、定位模块、姿态分析模块和电源管理模块，

定位模块包括GPS电路、传输网络电路和通讯接口电路，GPS电路、传输网络电路和通讯接口电路分别连接MCU核心处理器；

姿态分析模块设置有六轴姿态传感器，六轴姿态传感器连接MCU核心处理器；

电源管理模块包括电源供给输入电路、电源转换电路和电路保护装置，电源管理模块连接MCU核心处理器，并分别连接定位模块和姿态分析模块。

该工程机械姿态监测终端设备用于工程机械姿态监测系统，连接系统云平台和移动管理端，系统云平台与该终端设备和移动管理端进行数据交互并进行数据处理，将各业务信息展现在管理端及手机端。

MCU核心处理器为终端设备的数据处理中心，连接定位功能模块、姿态分析模块和电源管理模块，并对系统云平台指令进行交互、解析和执行；

定位功能模块用于采集设备定位信息，包括设备的位置信息、速度信息和设备状态信息，定位功能模块结合系统云平台及GIS展现设备的轨迹和里程；

姿态分析模块用于通过姿态传感器采集设备各种状态数据，结合系统与平台分析出载体设备的运行状态和工作时间；

电源管理模块用于保证物联网终端设备的稳定运行，包括电源供给、电源转换和电路保护三大部分，以保证设备及内部功能模块长期稳定运行。

优选的，所述定位模块还包含BDS电路。定位功能模块为双模定位，内部电路包含BDS、GPS以及传输网络和通讯接口电路。因其内部可协调BDS和GPS两套卫星导航系统，设备定位精度、时钟准确性、电离层误差以及系统完备性都有大的改善。

优选的，所述六轴姿态传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器，三轴加速度包括XYZ三轴向上的加速度和XYZ三轴向震动情况；三轴陀螺仪包括检测倾斜、摇摆，六向角速度和车辆运行状态。

姿态传感器用来测量三维空间九个轴向设备的线加速度和角加速度，线加速度积分可以获得速度和位移，角加速度分解到所需的坐标轴上，建立物理坐标系。进而分析出设备的运动轨迹和姿态，反馈出用户所需要的结果。

通过六轴姿态传感器实时采集工程机械设备的停止、启动、动力、运行、倾角、工作等状态数据。

优选的，该设备还设置有传感监测预留接口。在设备实际应用过程中，可能需要采集其他类别的信息，预设计一些标准传感监测接口，有利于使用时与其他传感设备相连接，扩大其实用性和适用性。

具体的，所述传感监测预留接口包括模拟信号采集接口和数字信号采集接口。

优选的，该设备还设置有外设接口，外设接口包括第三平台对接接口、打印调试USB接口和通用标准串口。如对接云平台的网口，对接PC端MBUS、RS485/RS232等接口，在应用过程中非常重要，提高调试、检修、维护等过程的工作效率。

优选的，所述MCU核心处理器采用ARM芯片，包括1MB Flash、192+4kbSRAM和系统时钟168MHz。来完成整个硬件系统的数据处理、接口转换、指令对接与执行等的核心任务，是终端设备的大脑。

进一步的，所述ARM芯片为ARM Cortex^TM-M4。

优选的，所述电源供给输入电路包括太阳能电池板输入电路和载体设备电源输入电路。

优选的，电源转换电路包括主板电源电路、模块电源电路和锂电储能电路。

本实用新型的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备与现有技术相比，具有以下有益效果：

取消了对工程机械设备的接线改造，不需要改造设备线路，贴合安装在工程机械的驾驶室平台上即可，降低安装及设备改造成本。

利用姿态传感器对不同类型机械设备的运行状态、姿态进行分析，采集数据类型统一；

采用低功耗设计、降低设备自身功耗，减少与接卸设备对接改造难度。

附图说明

图1是本实用新型基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端的系统架构图；

图2是工程机械姿态监测终端设备的硬件实现方案。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，包括MCU核心处理器、定位模块、姿态分析模块和电源管理模块。

MCU核心处理器选型为ARM芯片作为主控MCU，包括1MB Flash、192+4kbSRAM和系统时钟168MHz。来完成整个硬件系统的数据处理、接口转换、指令对接与执行等的核心任务，是终端设备的大脑。具体的，ARM芯片选型为ARMCortex^TM-M4。

MCU核心处理器为终端设备的数据处理中心，连接定位功能模块、姿态分析模块和电源管理模块，并对系统云平台指令进行交互、解析和执行。

定位模块包括GPS电路、BDS电路、传输网络电路和通讯接口电路，GPS电路、BDS电路、传输网络电路和通讯接口电路分别连接MCU核心处理器；定位功能模块为双模定位，因其内部可协调BDS和GPS两套卫星导航系统，设备定位精度、时钟准确性、电离层误差以及系统完备性都有大的改善。

定位功能模块用于采集设备定位信息，包括设备的位置信息、速度信息和设备状态信息，定位功能模块结合系统云平台及GIS展现设备的轨迹和里程。

姿态分析模块设置有六轴姿态传感器，六轴姿态传感器连接MCU核心处理器。所述六轴姿态传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器，三轴加速度包括XYZ三轴向上的加速度和XYZ三轴向震动情况；三轴陀螺仪包括检测倾斜、摇摆，六向角速度和车辆运行状态。

姿态分析模块用于通过姿态传感器采集设备各种状态数据，结合系统与平台分析出载体设备的运行状态和工作时间。通过六轴姿态传感器实时采集工程机械设备的停止、启动、动力、运行、倾角、工作等状态数据。

电源供给即电源输入，维持主控电路运行、维持通讯模块运行、维持传感模块运行，包括太阳能电池板输入和载体设备电源输入；电源转换包括主板电源、模块电源以及锂电储能等，实现芯片组供电电源、传感器输入电源的转换；电路保护即设备的用电保护，包括电源充、放电保护电路。

该设备还设置有传感监测预留接口，包括模拟信号采集接口和数字信号采集接口。在设备实际应用过程中，可能需要采集其他类别的信息，预设计一些标准传感监测接口，有利于使用时与其他传感设备相连接，扩大其实用性和适用性。

另外，该设备还设置有外设接口，外设接口包括第三平台对接接口、打印调试USB接口和通用标准串口。如对接云平台的网口，对接PC端MBUS、RS485/RS232等接口，在应用过程中非常重要，提高调试、检修、维护等过程的工作效率。

系统云平台通过物联网终端设备得到设备位置信息(包括实时位置、速度信息和运动轨迹)和设备工作时间(包括开机时间、运行时间、空转时间和停机时间)，进而进行数据处理、信息展现和推送等。

系统云平台与物联网终端设备和移动管理端进行数据交互并进行数据处理，包括大数据汇总、数据存储、数据交互、大数据处理、AI数据模型算法、云计算及各业务信息展现和推送，大数据来源于物联网智慧终端，各业务信息展现在管理端及手机端。

移动管理端连接系统云平台，获取各项目工程机械设备信息，并实时呈现。移动管理端的数据来源于物联网设备端以及云平台端，通过移动端实现对机械设备的管理，移动端与云平台实时交互，获取当前各项目工程机械设备的使用情况、运行状态等信息，随时随地将各设备的相关信息展现给管理人员，管理人员工作的地理位置不再受管理端位置所束缚。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims

1.一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于包括MCU核心处理器、定位模块、姿态分析模块和电源管理模块，

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述定位模块还包含BDS电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述六轴姿态传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于该设备还设置有传感监测预留接口。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述传感监测预留接口包括模拟信号采集接口和数字信号采集接口。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于该设备还设置有外设接口，外设接口包括第三平台对接接口、打印调试USB接口和通用标准串口。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述MCU核心处理器采用ARM芯片，包括1MB Flash、192+4kbSRAM和系统时钟168MHz。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述ARM芯片为ARM Cortex^TM-M4。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于所述电源供给输入电路包括太阳能电池板输入电路和载体设备电源输入电路。

10.根据权利要求1或9所述的一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测终端设备，其特征在于电源转换电路包括主板电源电路、模块电源电路和锂电储能电路。