CN212623667U - 一种电缆卷筒智能监控系统 - Google Patents

Abstract

一种电缆卷筒智能监控系统,包括触摸显示屏、单片机、传感器组件、云端服务器、管理服务模块、移动设备客户端、网页端及报警器；融合了测试、传输、数据分析、数据存储、信息显示、信息推送、遥控及维护信息提醒等功能，可对电缆卷筒进行实时监控、实时评估及进行最佳维护规划。

Description

一种电缆卷筒智能监控系统

技术领域

本专利涉及一种监控系统，具体说是一种电缆卷筒智能监控系统。

背景技术

电缆卷筒作为大型移动主机设备的供电系统，通过电缆把岸电固定电源接入主机设备，广泛用于港口的集装箱岸桥、龙门吊、门座式起重机，电厂、煤码头的卸船机、装船机、堆取料机等。

电缆卷筒由驱动系统、盘体、滑环系统共三大部分组成，驱动系统由电机等动力装置和减速箱配合传输动力驱动盘体、盘体用于储存电缆、输入电流经电缆通过滑环系统中滑环箱内相对转动的滑环组输出到主机设备的电控柜或变压器。

电缆卷筒中最关键的就是滑环系统，滑环系统是电源传输过程中承前启后的关键电力装置，相关运行数据是整体电源传输的基础数据，包括输入三相电压、输入三相电流、输入点温升、环境温度、箱体内部湿度、加热器状态、滑环箱门状态、电缆实时圈数、电缆实时状态、碳刷总行程、电机工作时长、减速箱润滑油情况等，各类数据正常是电缆卷筒运行良好的关键反映。所以实时监控电缆卷筒工作期间出现的各类数据，根据所采集的数据施以统计分析，及时发现运行时存在的异常现象，对其进行及时控制和处理，能够充分保证电缆卷筒工作稳定及保障主机设备的正常运行。

实用新型内容

本发明的目的旨在提供一种能够实现对电缆卷筒进行实时监控、实时评估及最佳维护规划，保证电缆卷筒为主机设备提供稳定、可靠和安全的智能终端。

本实用新型采用的技术方案是：一种电缆卷筒智能监控系统，包括触摸显示屏、单片机、传感器组件、云端服务器、管理服务模块、移动设备客户端、网页端及报警器；

所述单片机包含信息处理模块、控制输出功能模块、保护功能模块、警示功能模块、通讯模块及显示模块；信息处理模块的四个输出端分别和控制输出功能模块、保护功能模块、警示功能模块、通讯模块及显示模块相连接，控制输出功能模块的输出端和电缆卷筒相连接，显示模块通过以太网端口和网线和外部的触摸显示屏相连接；警示功能模块通过数字量输出端口和外部的报警器相连接；

所述管理服务模块包括产品管理平台、应用服务平台及售后服务平台；应用服务平台的一个输出端和产品管理平台的输入端相连接；应用服务平台和售后服务平台双向连接；

所述传感器组件连接电缆卷筒内部零件；所述云端服务器和通讯模块及应用服务平台均双向连接，应用服务平台和移动设备客户端及网页端均双向连接；

所述触摸显示屏用于实时显示测试参数及分析结果数据；

所述信息处理模块用于对电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数进行数据分析；通讯模块将测试参数及分析结果上传至云端服务器，并存入云端服务器的数据库中；

所述传感器组件用于采集电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数，并传输至单片机内的信息处理模块；

所述产品管理平台、应用服务平台及售后服务平台的作用是：产品管理平台用于管理产品的工程配置参数设置，登录云服务器相关参数设置，产品上线、下线操作等功能；应用服务平台用于显示产品实时数据，产品实时工作状态；售后服务平台用于售后人员进行售后处理；

所述云端服务器用于存储测试参数及分析数据并将远程操作指令传递给单片机内的信息处理模块；

所述移动设备客户端及网页端用于接收应用服务平台所推送的数据分析结构信息、客户及售后人员的反馈指令信息；

通过传输传感器组件采集信号来测量电缆卷筒的运行参数；由信息处理模块将运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过触摸显示屏现场快速显示，同时经由通讯模块通过网络传输将测试参数及分析结果上传至云端服务器，并存入数据库及产品管理平台；由数据库及产品管理平台将测试数据、分析结果数据推送到网页、移动设备客户端APP及售后服务平台；通过网页、移动设备客户端APP及售后服务平台进行远程监控、操作及信息反馈到单片机；单片机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块，控制输出功能模块对电缆卷筒进行控制和处理；

进一步的，所述触摸显示屏采用步科GLE工业触摸屏。

进一步的，所述传感器组件包括电流/电压互感器、温度传感器、湿度传感器、旋转圈数传感器、机械开关传感器及距离传感器。

进一步的，所述通讯模块包含多种接口包含RS485接口、USB接口、WIFI 通信接口、GPRS/CDMA通信接口和/或GPS定位接口。

进一步的，所述报警器为红外预警灯或电子警报铃。

进一步的，所述信息处理模块采用微处理控制器，具体采用飞思卡尔 MK64系列MCU。

本实用新型的有益效果和特点是：融合了测试、传输、数据存储、信息显示、信息推送、遥控及维护信息提醒等功能，可对电缆卷筒进行实时监控、实时评估及进行最佳维护规划。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的整体拓扑关系结构图；

图2为本实用新型较佳实施例工作原理图；

图3为图2中DO接口电路图；

图4为图2中DI接口电路图；

图5为图1的以太网接口电路；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参考图1，图2，一种电缆卷筒智能监控系统，包括触摸显示屏1、单片机2、传感器组件3、云端服务器4、管理服务模块5、移动设备客户端6、网页端7及报警器8；

所述单片机2包含信息处理模块21(对应图2中汽车MCU)、控制输出功能模块22、保护功能模块23、警示功能模块24(控制输出功能模块22、保护功能模块23、警示功能模块24均集成于图2中汽车MCU)、通讯模块25(对应图2中4G通讯模块)及显示模块26；信息处理模块21的四个输出端分别和控制输出功能模块22、保护功能模块23、警示功能模块24、通讯模块25及显示模块26相连接，控制输出功能模块22的输出端和电缆卷筒相连接，显示模块26通过以太网端口和网线和外部的触摸显示屏1相连接；警示功能模块24通过数字量输出端口和外部的报警器8相连接，报警器8为红外预警灯或电子警报铃。

所述管理服务模块5包括产品管理平台51、应用服务平台52及售后服务平台53；应用服务平台52的一个输出端和产品管理平台51的输入端相连接；应用服务平台52和售后服务平台53双向连接；

所述传感器组件3连接电缆卷筒内部零件；所述云端服务器4和通讯模块25及应用服务平台52均双向连接，应用服务平台52和移动设备客户端6及网页端7均双向连接；

所述触摸显示屏1用于实时显示测试参数及分析结果数据，触摸显示屏1具体采用步科GL100E工业触摸屏。

所述信息处理模块21用于对电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数进行数据分析；通讯模块25将测试参数及分析结果上传至云端服务器4，并存入云端服务器4的数据库中；

所述传感器组件3用于采集电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数，并传输至单片机内的信息处理模块21；传感器组件3具体包括电流/ 电压互感器、温度传感器、湿度传感器、旋转圈数传感器、机械开关传感器及距离传感器。

所述产品管理平台51、应用服务平台52及售后服务平台53的作用是：产品管理平台51用于管理产品的工程配置参数设置，登录云服务器相关参数设置，产品上线、下线操作等功能；应用服务平台52用于显示产品实时数据，产品实时工作状态；售后服务平台53用于售后人员进行售后处理；

所述云端服务器4用于存储测试参数及分析数据并将远程操作指令传递给单片机内的信息处理模块21；

所述移动设备客户端6及网页端7用于接收应用服务平台52所推送的数据分析结构信息、客户及售后人员的反馈指令信息；

通过传输传感器组件3采集信号来测量电缆卷筒的运行参数；由信息处理模块21将运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过触摸显示屏1现场快速显示，同时经由通讯模块通过网络传输将测试参数及分析结果上传至云端服务器4，并存入云端服务器4的数据库及产品管理平台51；由数据库及产品管理平台将测试数据、分析结果数据推送到网页、移动设备客户端APP及售后服务平台；通过网页、移动设备客户端APP及售后服务平台进行远程监控、操作及信息反馈到单片机2；单片机2通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块21，由信息处理模块21启动控制输出功能模块22，控制输出功能模块22对电缆卷筒进行控制和处理；同一移动设备客户端APP或网页同时添加一台以上运行中的电缆卷筒，对一台以上的电缆卷筒进行同步实时远程监控。

所述通讯模块25包含多种接口包含RS485接口、USB接口、WIFI通信接口、GPRS/CDMA通信接口和/或GPS定位接口。

所述信息处理模块21采用微处理控制器，具体采用飞思卡尔MK64系列MCU。

上述智能终端用的监控方法：

包括以下步骤：

1).传感器组件采集的物理参数变化和运行参数传输至单片机内的信息处理模块；

2).信息处理模块对各参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过触摸显示屏实时显示，同时通过单片机内的通讯模块将测试参数及分析结果上传至云端服务器，并存入数据库及产品管理平台；

3).由应用服务平台将测试数据及分析结果数据推送到网页、移动设备客户端APP及售后服务平台；

4).通过网页、移动设备客户端APP及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到云端；

5).云端服务器通过通讯模块将远程操作指令传递给单片机内的信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块以完成相关操作。

所述云端服务器为租用云服务器；所述传感器组件包括电流/电压互感器、温度传感器、湿度传感器、旋转圈数传感器、机械开关传感器、距离传感器等。

所述信息处理模块采用微处理控制器(CPU)，其用于对采集信号进行数据分析，并发出数据信息传输指令。

所述数据分析包括数据换算、数据对比。

通过数据分析后，若一切运行数据正常，将输入电压、输入电流、累计用电量、累计通电时长、环境温度、输入点温升、湿度、箱门状态、电机工作时长、减速箱液面状态、电缆圈数、电缆张紧状态、维护提醒等信息传输到显示模块及通讯模块，一方面显示模块进行现场实时显示，另一方面上述信息由通讯模块通过网络传输达到云端服务器，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，供网页、移动设备客户端APP及售后人员实时查询。

通过数据分析后，如果有性能参数超出预设值，则启动相应保养提示功能，所述保养提示功能至少用于累计已通电时长、碳刷总行程、电机总工作时长等。同时将信息传输到显示模块26及通讯模块25、由通讯模块 25通过网络传输达到云端服务器4，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，给网页、移动设备客户端APP及售后人员推送“保养提示信息”。引导客户与售后人员共同处理保养提醒项。

通过数据分析后，如果有性能参数出现超限情况，则保护功能模块23 根据数据分析结果启动相应警报功能，所述保护功能模块23至少用于输入电压、输入电流、输入点温升及湿度超限报警等。同时将信息传输到显示模块26及通讯模块25、由通讯模块25通过网络传输达到云端服务器，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，给移动设备客户端APP(也可以是网页)及售后人员推送“警报提示信息”，并配有紧急铃声发出。引导客户与售后人员共同处理预警项。

通过数据分析后，如果有性能参数出现异常情况(如测点松脱，测点数据异常等)，警示功能模块24根据异常数据启动相应警报，所述警示功能模块24至少用于警示电缆过松、过紧、箱门未闭合、减速箱液面过低等报警。同时将信息传输到显示模块26及通讯模块25、由通讯模块25通过网络传输达到云端服务器4，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，给网移动设备客户端APP及售后人员推送“警报提示信息”，并配有紧急铃声发出。引导客户与售后人员共同处理预警项；报警的形式一般为红外预警灯闪烁和/或电子警报铃。

根据预警项，进行控制调控操作，网页、移动设备客户端APP及售后人员通过在线操作，向应用服务平台发出控制操作信号，应用服务平台将控制操作信号反馈给云端服务器4，由云端服务器4通过网络传输到达信息处理模块21，启动控制输出功能模块22对电缆卷筒及其附件进行相应操作。所述控制输出功能模块22至少用于滑环箱内加热器启停控制输出。

滑环箱内加热器启停控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集性能参数符合限值范围，则发出“停止控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“加热器关闭”提示，若采集性能参数超出限值范围，则发出“启动控制”输出信号，同时网页、移动设备客户端APP及售后服务平台界面出现“加热器开启”提示。

例如：对于湿度的控制操作过程，通过触摸显示屏上的选择键，设定箱体内部的湿度的下限值为40％时，除湿设备工作；湿度的上限值为65％时，高湿报警器报警。设定完毕后，若湿度不大于40％时，加热器不工作，湿度大于40％而不大于65％时，加热器工作，湿度高于65％时，加热器工作的同时，司机室联动台上的高湿报警器开始报警，提醒工作人员及时检查维修。

对于温度的控制操作过程，通过触摸显示屏上的选择键，设定箱体内部的温度的下限值为-20℃时，除湿设备工作；温度的上限值为+80℃时，高温报警器报警。设定完毕后，若温度低于-20℃时，加热器工作，当温度高于+80℃时，触摸显示屏上的高温报警器开始报警，提醒工作人员及时检查维修。

所述显示模块用于采集的实时数据显示，数据分析结果的显示，历史记录查询的显示，操作提示信息的显示，危险或重要提示信息的自动突出显示；显示数据分析结果时，若运行状态良好，显示界面依据默认设置，各项性能参数顺序显示，若出现部分参数超出限值时，显示界面自动突出显示预警信息，提示预警项及位置分布。

通讯模块接口多样化，其包含RS485接口模块、USB接口模块、WIFI 通信模块、GPRS/CDMA通信模块和/或GPS定位模块。

所述应用服务平台为客户搭建产品管理平台提供平台(包括产品操作维护手册等电子版资料)，为售后服务平台提供信息源和建立产品管理大数据平台(包括零备件品牌、名称、型号、订货号等)提供数据源。通过网页或移动设备客户端APP，进行统一在线监控，降低客户人力投入，提升产品时效价值。实时信息通过应用服务平台反馈到售后服务平台，售后服务人员通过售后服务平台，实时监控电缆卷筒运行状态，并向客户提供合理的维护建议。

本智能终端融合了测试、传输、数据分析、数据存储、信息显示、信息推送、遥控及维护信息提醒等功能，实现对电缆卷筒进行实时监控、实时评估及最佳维护规划，保证电缆卷筒为主机设备提供稳定、可靠和安全的智能终端和实时监控方法。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的结构关系及原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:包括触摸显示屏(1)、单片机(2)、传感器组件(3)、云端服务器(4)、管理服务模块(5)、移动设备客户端(6)、网页端(7)及报警器(8)；

所述单片机(2)包含信息处理模块(21)、控制输出功能模块(22)、保护功能模块(23)、警示功能模块(24)、通讯模块(25)及显示模块(26)；信息处理模块(21)的四个输出端分别和控制输出功能模块(22)、保护功能模块(23)、警示功能模块(24)、通讯模块(25)及显示模块(26)相连接，控制输出功能模块(22)的输出端和电缆卷筒相连接，显示模块(26)通过以太网端口和网线和外部的触摸显示屏(1)相连接；警示功能模块(24)通过数字量输出端口和外部的报警器(8)相连接；

所述管理服务模块(5)包括产品管理平台(51)、应用服务平台(52)及售后服务平台(53)；应用服务平台(52)的一个输出端和产品管理平台(51)的输入端相连接；应用服务平台(52)和售后服务平台(53)双向连接；

所述传感器组件(3)连接电缆卷筒内部零件；所述云端服务器(4)和通讯模块(25)及应用服务平台(52)均双向连接，应用服务平台(52)和移动设备客户端(6)及网页端(7)均双向连接；

所述触摸显示屏(1)用于实时显示测试参数及分析结果数据；

所述信息处理模块(21)用于对电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数进行数据分析；通讯模块(25)将测试参数及分析结果上传至云端服务器(4)，并存入云端服务器(4)的数据库中；

所述传感器组件(3)用于采集电缆卷筒内部零件的物理参数变化和运行参数，并传输至单片机内的信息处理模块(21)；

所述产品管理平台(51)、应用服务平台(52)及售后服务平台(53)的作用是：产品管理平台(51)用于管理产品的工程配置参数设置，登录云服务器相关参数设置，产品上线、下线操作等功能；应用服务平台(52)用于显示产品实时数据，产品实时工作状态；售后服务平台(53)用于售后人员进行售后处理；

所述云端服务器(4)用于存储测试参数及分析数据并将远程操作指令传递给单片机内的信息处理模块(21)；

所述移动设备客户端(6)及网页端(7)用于接收应用服务平台(52)所推送的数据分析结构信息、客户及售后人员的反馈指令信息；

通过传输传感器组件(3)采集信号来测量电缆卷筒的运行参数；由信息处理模块将运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过触摸显示屏现场快速显示，同时经由通讯模块通过网络传输将测试参数及分析结果上传至云端服务器，并存入云端服务器(4)的数据库及产品管理平台(51)；由云端服务器(4)及产品管理平台将测试数据、分析结果数据推送到网页、移动设备客户端APP及售后服务平台；通过移动设备客户端APP及售后服务平台进行远程监控、操作及信息反馈到单片机(2)；单片机(2)通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块(21)，由信息处理模块(21)启动控制输出功能模块(22)，控制输出功能模块(22)对电缆卷筒进行控制和处理。

2.根据权利要求1所述的电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:所述触摸显示屏(1)采用步科GL100E工业触摸屏。

3.根据权利要求1所述的电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:所述传感器组件(3)包括电流/电压互感器、温度传感器、湿度传感器、旋转圈数传感器、机械开关传感器及距离传感器。

4.根据权利要求1所述的电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:所述通讯模块(25)包含多种接口包含RS485接口、USB接口、WIFI通信接口、GPRS/CDMA通信接口和/或GPS定位接口。

5.根据权利要求1所述的电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:所述报警器(8)为红外预警灯或电子警报铃。

6.根据权利要求1～5任一权利所述的电缆卷筒智能监控系统，其特征在于:所述信息处理模块(21)采用微处理控制器，具体采用飞思卡尔MK64系列MCU。

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