CN212724306U - 一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，包括壳体、以及置于壳体内的电控单元、温度传感器、散热单元、通讯单元和电源单元，电控单元连接温度传感器、通讯单元和电源单元，电源单元为温差发电片将温差转换为电能，通讯单元为RoLa通讯芯片，通过微处理器控制数据上报给RoLa通讯芯片，然后RoLa通讯芯片再将数据上报给所述的网关基站，网关基站与Rola芯片的通讯为双向通讯，云平台分为无线云传感网通讯管理云平台和无线云传感网数据管理云平台，网关基站是将数据上发到无线云传感网通讯管理云平台，再由无线云传感网数据管理云平台进行数据处理并通过所述服务器实时显示与报警。

Description

一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统

技术领域

本实用新型涉及Lora通信系统领域，特别涉及一种具有高温能量数据采集功能的Lora通信系统领域。

背景技术

物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有2.4GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显。在低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

Lora是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。基于该技术的测距和定位功能将会推动它在无线测温领域大规模应用。

炼钢厂的连铸生产需要成分、温度、时间节奏三方面均合格的钢水，如果温度不合适将导致连铸生产的降速中断，影响炼钢连续收得率，由于生产过程中对温度的影响因素很多，例如处理工艺、钢种成分、钢包状况、时间节奏、各工艺点设备状况等，而且各种因素之间还有相互影响，因此一般炼钢各工艺点的温度主要靠操作工根据经验和技术规程的要求做出主观判断，由于需要考虑的因素多而且需要较短时间做出判断，经常出现对温度的误判，导致连铸生产的降速和中断。

解决温度误判引起连铸板材质量缺陷的关键是实现高效安全的温度实时监测。现在市场上已经逐步淘汰有线网络监测，这种方式越来越不能满足高温温度监测，且不利于钢厂设备的实时监测与操作。本实用新型设计采用LoRa无线传感网络技术，是利用热电偶温度传感器、低功耗单片机和LoRa通讯技术组成的低功耗高温能量测量仪，供电由温差发电片自供电，该方案优点是能实现数据及时上报与异常报警且价格便宜，安装简易。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种既可无线上传高温温度数据，又无需走线、安装简易且无需定期更换电池或充电的基于LoRa钢厂温度采集系统设计。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，包括壳体、以及置于壳体内的电控单元、温度传感器、散热单元、通讯单元和电源单元，所述电控单元连接所述的温度传感器、通讯单元和电源单元，所述电源单元为温差发电片将温差转换为电能。

进一步优选为：所述电控单元包括微处理器、电源管理电路、无线通讯电路、温度传感器信号放大电路，所述微处理器连接所述的温度传感器信号放大电路、无线通讯电路、电源管理电路，所述温度传感器信号放大电路连接温度传感器，所述通讯电路连接所述的通讯单元，所述电源管理电路连接所述的电源单元。

进一步优选为：所述温度传感器为非接触式红外热电偶传感器。

进一步优选为：所述通讯单元为RoLa通讯芯片，通过所述的微处理器控制数据上报给RoLa通讯芯片，然后RoLa通讯芯片再将数据上报给所述的网关基站，所述网关基站与Rola芯片的通讯为双向通讯，云平台分为无线云传感网通讯管理云平台和无线云传感网数据管理云平台，所述网关基站是将数据上发到无线云传感网通讯管理云平台，再由无线云传感网数据管理云平台进行数据处理并通过所述服务器实时显示与报警。

无线云传感网通讯管理云平台：用于实现无线传感网采集节点的信息与云数据管理平台的对接；

无线云传感网数据管理云平台：用于实现高温锅炉现场信息的实时监测、锅炉内钢水状态分析、历史记录信息查询、异常状况报警，以及锅炉设备的远程控制、工作状态监测、故障分析报警等。

进一步优选为：电源单元包括蓄能电容子单元和温差发电电池。

综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：

本实用新型产品集成了无线模块，不仅免去了走线又或是定期充电的繁琐，还可实时测量物品的温度并上报数据，在温度数据异常时能及时报警并指出异常数据设备或位置。

附图说明

图1为钢厂测温系统基本功能示意图。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种基于LoRa的钢厂温度采集系统，包括壳体、以及置于壳体内的电控单元、温度传感器、散热单元、通讯单元和电源单元，电控单元连接温度传感器、通讯单元和电源单元，电源单元连接温差发电片，通讯单元与网关通讯连接云平台。

电控单元包括微处理器、温度传感器管理电路、通讯电路、电源管理电路，微处理器连接温度传感器管理电路、通讯电路、电源管理电路，温度传感器管理电路连接温度传感器，驱动温度传感器并采集传感器的测量值；通讯电路连接所述的通讯单元，协同通讯单元执行交互动作；电源管理电路连接所述的电源单元，控制电源单元给所述的用电单元供电，并管理电源单元的超级电容进行充放电。

温度传感器为的红外温度热电偶传感器，该产品系列无需电源、包含有很宽的温度段范围、视场范围和包装类别供选择，因而能够满足所有的哪怕是条件苛刻的现场的需要。

通讯单元为RoLa通讯芯片，通过微处理器控制数据上报给RoLa 通讯芯片，然后RoLa通讯芯片再将数据上报给所述的网关基站，网关基站与Rola芯片的通讯基本都为双向通讯，云平台分为无线云传感网通讯管理云平台和无线云传感网数据管理云平台，网关基站是将数据上发到无线云传感网通讯管理云平台，再由无线云传感网数据管理云平台进行数据处理并通过所述服务器实时显示与报警。

无线云传感网通讯管理云平台：用于实现无线传感网采集节点的信息与云数据管理平台的对接；

无线云传感网数据管理云平台：用于实现高温锅炉现场信息的实时监测、锅炉内钢水状态分析、历史记录信息查询、异常状况报警，以及锅炉设备的远程控制、工作状态监测、故障分析报警等。

电源单元包括温差发电片和散热单元，温差发电片是根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成，同半导体制冷器一样，温差发电芯片的生产工艺结合了微电子薄膜和类似MEMS的晶片技术；温差发电片根据俩面的温度差来产生电压通过稳压电路给电控单元供电，并给超级电容充电以防止温差不稳定时电源供电不足的问题。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (5)

1.一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，其特征是：包括壳体、以及置于壳体内的电控单元、温度传感器、散热单元、通讯单元和电源单元，所述电控单元连接所述的温度传感器、通讯单元和电源单元，所述电源单元为温差发电片将温差转换为电能。

2.根据权利要求1所述的一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，其特征是：所述电控单元包括微处理器、电源管理电路、无线通讯电路、温度传感器信号放大电路，所述微处理器连接所述的温度传感器信号放大电路、无线通讯电路、电源管理电路，所述温度传感器信号放大电路连接温度传感器，所述通讯电路连接所述的通讯单元，所述电源管理电路连接所述的电源单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，其特征是：所述温度传感器为非接触式红外热电偶传感器。

4.根据权利要求2所述的一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，其特征是：所述通讯单元为RoLa通讯芯片，通过所述的微处理器控制数据上报给RoLa通讯芯片，然后RoLa通讯芯片再将数据上报给网关基站，网关基站与Rola芯片的通讯为双向通讯，云平台分为无线云传感网通讯管理云平台和无线云传感网数据管理云平台，网关基站是将数据上发到无线云传感网通讯管理云平台，再由无线云传感网数据管理云平台进行数据处理并通过服务器实时显示与报警。

5.根据权利要求1所述的一种基于Lora通讯的钢厂高温能量采集系统，其特征是：电源单元包括蓄能电容子单元和温差发电电池。

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