CN212515455U - 基于物联网技术的过滤机信号监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于物联网技术的过滤机信号监测系统，包括数据采集和传输装置、网关、云端服务器和PC测试端，所述数据采集和传输装置包括多个采集过滤机运行数据的振动传感器和PLC总站，所述PLC总站包括微控制器、串口和A/D转换器，多个所述振动传感器通过屏蔽线与A/D转换器连接，所述微控制器通过以太网适配器与网关连接，所述微控制器通过串口经转换器与PC测试端相连接，所述网关与云端服务器相连接，所述云端服务器与所述PC测试端相连接，对过滤机运行信息的实时监测，对过滤机产生的异常信号进行分析处理，判断故障原因，在导致过滤机停机前，将故障排除，为过滤机的及时维护维修、故障预测提供了一种解决方案。

Description

基于物联网技术的过滤机信号监测系统

技术领域

本实用新型涉及过滤机控制、监视技术领域，具体为基于物联网技术的过滤机信号监测系统。

背景技术

目前过滤机行业，设备信息基本都无法得到回收利用，对于过滤机后续保养维护的业务无法得到保障，对零配件的更换业务也迟迟不能拓展开，而且对于过滤机常发的故障信息也得不到信息反馈，使得维护很难解决彻底。例如过滤机在使用过程中运行信息和故障信息仅限于在现场实地监测用户需要安排专职人员定期检查和维护。当过滤机出现故障，或过滤机上的消耗品达到使用寿命，需要更换时。这些信息不能及时的反馈给操作人员和厂家，且厂家到现场维修更换也会有一个人员和配件调度的时间。在这期间将导致用户无法开机，被迫停止生产，造成经济损失和生产延误。

例如，对摩擦带的损耗，其过程是一个缓慢变薄的过程，以至于后期过薄导致断裂。在磨损过程中，采集的数据是一个渐变的过程，对于到达最低限制时，表明即将抵达摩擦带的使用寿命，在断裂前进行更换，可避免损坏后再进行维修造成的时间滞后，从而节约维修时间，提高服务质量，对这个变化趋势出现不同变化时，即可能使用不当造成的意外故障所致，可判断出问题所在。物联网的使用，能够在故障停机前或故障第一时间解决问题，提高过滤机的售后服务质量，建立与用户良好的合作关系。

基于此，本实用新型设计了基于物联网技术的过滤机信号监测系统，以解决上述提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于物联网技术的过滤机信号监测系统，对过滤机运行信息的实时监测，对过滤机产生的异常信号进行分析处理，判断故障原因，在导致过滤机停机前，将故障排除，为过滤机的及时维护维修、故障预测提供了一种解决方案。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于物联网技术的过滤机信号监测系统，包括数据采集和传输装置、网关、云端服务器和PC测试端，

所述数据采集和传输装置包括多个采集过滤机运行数据的振动传感器和 PLC总站，所述PLC总站包括微控制器、串口和A/D转换器，多个所述振动传感器通过屏蔽线与A/D转换器连接，所述微控制器通过以太网适配器与网关连接，所述微控制器通过串口经转换器与PC测试端相连接，所述网关与云端服务器相连接，所述云端服务器与所述PC测试端相连接。

优选的，所述转换器采用RS485-USB转换器，所述PC测试端经USB线连接到与串口连接的RS485总线上。

优选的，所述PLC总站还包括与所述微控制器相连接的SDRAM、时钟系统和电源。

优选的，所述PC测试端连接数据库，所述数据库用于存储所述云端服务器的数据和转换器传输的数据。

优选的，还包括与所述云端服务器相连接的用户终端设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于物联网技术的过滤机信号监测系统通过对过滤机运行数据的监测，可以用于了解过滤机实际运行状态，对过滤机进行升级改进，匹配更适合的参数、功率等，降低成本，节约能耗。

通过对运行状态的监测，还可以对摩擦带和滤布的使用寿命进行预测，在即将达到使用寿命时，及时通知厂家和用户，确认是否进行更换，在过滤机因消耗品导致停机前进行更换，减少了人员物品等调度时间，为用户节约了维修时间，也为厂家事先准备给出了反应时间，在过滤机行业做到故障有效控制，故障发生可以做到及时维修，从而在同行业中得到更近一步的提升。

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，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型PLC总站结构框图；

图3为本实用新型数据采集和传输装置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、微控制器；2、以太网适配器；3、串口；4、振动传感器；5、PLC总站；6、RS485总线；7、网关；8、云端服务器；9、转换器；10、USB线；11、 PC测试端；12、A/D转换器；13、时钟系统；14、电源；15、数据库；16、用户终端设备。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：基于物联网技术的过滤机信号监测系统，包括数据采集和传输装置、网关7、云端服务器8和PC测试端11，

所述数据采集和传输装置包括多个采集过滤机运行数据的振动传感器4 和PLC总站5，所述PLC总站5包括微控制器1、串口3和A/D转换器12，多个所述振动传感器4通过屏蔽线与A/D转换器12连接，所述微控制器1通过以太网适配器2与网关7连接，所述微控制器1通过串口3经转换器9与 PC测试端11相连接，所述网关7与云端服务器8相连接，所述云端服务器8 与所述PC测试端11相连接。

其中，所述转换器9采用RS485-USB转换器，所述PC测试端11经USB 线10连接到与串口3连接的RS485总线6上。

其中，所述PLC总站5还包括与所述微控制器1相连接的SDRAM、时钟系统13和电源14。

其中，所述PC测试端11连接数据库15，所述数据库15用于存储所述云端服务器8的数据和转换器9传输的数据。

其中，还包括与所述云端服务器8相连接的用户终端设备16。

具体工作原理如下：

本实用新型通过多个振动传感器4采集现场过滤机的运行状态信号，，产生一个4-20mA的电流信号，信号输出量与振动烈度成线性关系，经过计算电流值大小，得出实际振动量。电流信号通过屏蔽线连接至PLC总站5的A/D 转换器12上，把接收到的4-20mA模拟信号转换成0-32678或6554-32678的整数，然后进行存储，经过数据压缩，把传感器变量和PLC上存储的一些参数、变频运行信息等组成数据包。传感器与PLC之间属于并行通信，彼此互不干扰，通信速率高，可同时传输数据。PLC为每个传感器编写唯一设备地址，为两字节的二进制编码，PLC对接收到的数据进行打包，以数据包的形式向外发送。数据包大小为1kb，每个数据包发送时间间隔为50ms。数据包格式为两字节的包头、两字节的包长度、数据、两个字节的校验码。包长度为包长度至校验码的总字节数，包含校验码，但不包含包长度本身的字节数。校验码为包长度至校验码之间的所有字节和，超出两字节的进位忽略。数据部分的格式为设备地址在前，测量值在后的形式，把各个传感器的测量数据连接起来。为防止检测数据被窃取利用，所以对数据包的数据部分进行加密。加密采用DES加密方式，加密和解密使用相同的秘钥算法。数据明文长度为 8字节的倍数，对不够8字节的部分使用0xFF填充，同时检测到0xFF也标志着有效数据结束。

PLC总站5通过调用MODBUS块(通讯协议)，把加密后的数据通过RS485总线6传输出去。过滤机到控制室的距离一般为百米级，为保证通信质量，通信速率不宜设置过高。数据由PLC总站5发送，现场PC测试端11和网关 7接收数据，所以把PLC总站5作为主站，PC测试端11和网关7作为从站，因为PC测试端11和网关7只接收数据，并不向PLC总站5发送数据，数据流为单向，并且接收数据完全一致。所以在这里把从站地址设为相同，PLC 总站5发送的数据，PC测试端11和网关7会同步接收。因为数据是只从PLC 总站5发出，从站永不占用总线发送数据，就不会发生因从站地址相同而导致总线抢占问题。总站相当于以广播的形式把数据同步发送到多个从站，不通过点对点连接，依次轮询发送，从而降低了带宽。因此，可以适当降低RS485总线6上的通信速率，进而提高数据传输的准确性。

为把传感网与广域网进行连接，需要一个网关7，进行通信协议之间的转换和控制。通过微控制器1与RS485总线6连接，RS485总线6获取来自传感器网的数据信息，传输给微控制器1，由微控制器1对数据进行数据的初步处理校验。微控制器1还与以太网适配器2连接，将获取的传感器网发送来的数据传递到以太网适配器2上，由以太网适配器2上传至连接的外部网络平台。数据传输采用透传的方式，环境适应性强，可有效避免干扰。

云端服务器8接收到数据包是经过加密的密文，需要解密才可以进行后续工作，解密与加密使用同一个秘钥算法，服务器拿到秘钥即可解密出原文信息。通过对网关微处理器编程，对数据库进行存储操作，创建存储过程名、参数名、数据类型、过程体，把网关的数据存入数据库的指定数据表中。这些数据存入的数据库为源数据库。为保证数据的准确性、一致性、有效性、稳定性，需要对源数据库的数据的数据进行清洗。对不完整数据，从源数据库的数据推导出；错误数据通过统计分析方法识别；检索重复数据，进行清除。并把源数据进行转义，把振动信号量转为我们所需的材料厚度，剩余寿命等信息，转义过程通过线下数据统计计算，找出信号与材料相关信息的线性关系。经过数据清洗后，数据存入数据库15。

通过RS485-USB转换器9，使现场PC测试端11经USB线10连接到RS485总线6上，总线上数据以广播的形式发送，PC测试端11可同步接收信息。同时PC测试端11登录服务器，连接数据库15，对云端服务器8的数据和现场接收的数据进行比对校验，保证数据包在传输前后的一致无误。现场PC测试端11也可数据进行监测分析，可及时发现故障信息，便于及时解决故障。而且通过现场和远程数据共享，有利于售后人员和现场人员沟通交流，快速了解信息，便于故障排除。

对存入云端服务器8的数据进行下载，分析过滤机各个部件的运行情况，对近期的运行信息做过程统计分析，把过滤机运行信息进行图形化处理。观察各部件运行的变化趋势，预测之后可能会发生的情况尽可能在配件使用寿命耗尽之前，或故障发生第一时间解决，对故障进行排查，避免过滤机的意外停机或减少维修时间，而导致的生产延误。对于数据分析的结果，可以通过短信或邮箱的形式发送给设备维护人员和用户的用户终端设备16，双方可以确认是否进行维修以及方案的确定。信息的通知可以让过滤机运行出现故障和运行异常能够得到及时的处理。通知内容包含系统自行分析的结果和过滤机实际运行的曲线图，对故障处理分析提供数据帮助，加快维修速度，同时有利与双方进行技术交流，便于问题的解决。

通过该系统可以通过分析云端服务器8上的过滤机运行信息，如电机、真空泵的实际使用功率，以及脱水参数设置等，为设计环节提供数据参考，使得配件选择上更加适配，实验环节可以更加快速准确，过滤机在实际运行时的参数设置最佳，发挥出过滤机的最好的性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.基于物联网技术的过滤机信号监测系统，其特征在于：包括数据采集和传输装置、网关、云端服务器和PC测试端，

所述数据采集和传输装置包括多个采集过滤机运行数据的振动传感器和PLC总站，所述PLC总站包括微控制器、串口和A/D转换器，多个所述振动传感器通过屏蔽线与A/D转换器连接，所述微控制器通过以太网适配器与网关连接，所述微控制器通过串口经转换器与PC测试端相连接，所述网关与云端服务器相连接，所述云端服务器与所述PC测试端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的过滤机信号监测系统，其特征在于：所述转换器采用RS485-USB转换器，所述PC测试端经USB线连接到与串口连接的RS485总线上。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的过滤机信号监测系统，其特征在于：所述PLC总站还包括与所述微控制器相连接的SDRAM、时钟系统和电源。

4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的过滤机信号监测系统，其特征在于：所述PC测试端连接数据库，所述数据库用于存储所述云端服务器的数据和转换器传输的数据。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的过滤机信号监测系统，其特征在于：还包括与所述云端服务器相连接的用户终端设备。

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