CN213706744U - 一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，包括可拆卸连接的壳体一和壳体二，所述壳体一和壳体二之间具有容纳空腔，所述壳体二的外侧设置有旋转片，所述旋转片的顶部螺纹连接有立棍，所述旋转片上固定连接有连接转杆，所述连接转杆贯穿至容纳空腔内并固定连接有凸轮，所述容纳空腔内安装有微动开关、控制电路和电池，所述凸轮转动能够驱动微动开关做出动作，所述壳体二的顶部安装有高增益天线。本实用新型的跑偏保护装置具备低功耗的无线通信功能、拥有高防护性能、具有宽温工作能力，同时具备装置跑偏动作报警自动显示和位置定位功能，减少了维保时间，提升了使用便利性。

Description

一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置

技术领域

本实用新型涉及输送机跑偏保护技术领域，具体为一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置。

背景技术

物联网技术（Internet of Things，或IoT），即“物物相连的互联网”，被视为继计算机、互联网之后的又一次信息技术变革。物联网是互联网应用的延伸，无线通讯、RFID、传感器技术、智能嵌入技术是实现物联网应用的核心技术。

跑偏保护装置安装于皮带输送机的两侧的机架上，皮带输送机的皮带一旦跑偏会带动跑偏保护装置上的立棍，跑偏保护装置就会报警停机。通过对现有跑偏保护装置专利进行检索，分析现有技术表明，设计人设计跑偏保护装置的重点主要集中在实现保护功能实现、安装方式优化，缺少跑偏保护装置信息化管理技术。皮带跑偏是胶带式输送机最为常见的故障，皮带跑偏故障会引起系统故障停机影响作业效率、皮带跑偏会使滚筒、托辊承受的轴向力增加，引起滚筒窜轴、托辊轴承损坏还会造成物料洒落到回程皮带上，引起皮带与滚筒非正常磨损，缩短了滚筒和皮带的使用寿命，另外，跑偏皮带在运行时与支架发生非正常摩擦，导致皮带边缘磨损，影响了其使用寿命。由于皮带严重跑偏，造成皮带翻卷物料，致使皮带单侧受力超过皮带纵向拉断力，从而引起皮带横向撕裂或是优于摩擦生热烧毁皮带等安全隐患。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，具备低功耗的无线通信功能、拥有高防护性能、具有宽温工作能力，同时具备装置跑偏动作报警自动显示和位置定位功能，减少了维保时间，提升了使用便利性。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，包括可拆卸连接的壳体一和壳体二，所述壳体一和壳体二之间具有容纳空腔，所述壳体二的外侧设置有旋转片，所述旋转片的顶部螺纹连接有立棍，所述旋转片上固定连接有连接转杆，所述连接转杆贯穿至容纳空腔内并固定连接有凸轮，所述容纳空腔内安装有微动开关、控制电路和电池，所述凸轮转动能够驱动微动开关做出动作，所述壳体二的顶部安装有高增益天线；

还包括通信模块和CPU模块，所述控制电路能够检测微动开关的动作开关量，所述通信模块搭配高增益天线，当控制电路检测到微动开关的开关量变化后通过通信模块发出状态信号，具体的控制电路板检测到微动开关动作变化后激活CPU工作状态； CPU工作状态时通过ZigBee或LoRa无线通信模块发出当前状态信号，该信号通过IOT网关接入物联网系统中。

进一步的，在本实用新型中，所述通信模块为ZigBee无线通信模块或LoRa无线通信模块，采用LoRa或ZigBee通讯协议。

进一步的，在本实用新型中，所述ZigBee无线通信模块采用CC1101芯片。

进一步的，在本实用新型中，所述LoRa无线通信模块采用SX1276芯片。

进一步的，在本实用新型中，所述CPU模块为STM8L。

进一步的，在本实用新型中，所述电池为工业锂电池。

进一步的，在本实用新型中，所述连接转杆上设有复位弹簧。

进一步的，在本实用新型中，所述立棍具有两级旋转角度，两级旋转角度包括一级旋转角度和二级旋转角度，当立棍的偏转角度达到一级旋转角度时，该装置发出报警信号，当立棍的偏转角度达到二级旋转角度时，该装置发出停机信号。

有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：1、本实用新型通过低功耗无线通信技术赋予了跑偏保护装置信息传递的能力，将每一个跑偏保护装置都变成了无线网络中的一个节点，当跑偏保护装置状态改变后，信息立即通过无线网络发送出去并由IoT网关转发到物联网监控平台，并可以通过各种信息终端，包括云端、PC端、移动通信器械端，读取信息，及时进行处置。

2、本实用新型采用IoT技术，基于无线低功耗LoRa和ZigBee网络技术，其中LoRa和ZigBee通信协议互为冗余通信手段，配套高增益专用天线，由IoT网关支持接入物联网监控系统平台，以此打通了拉绳保护装置与集中控制管理之间的传输壁障，同时本发明采用内置电池供电，极大的降低装置的检修维护频率。

3、本发明具备装置跑偏动作报警自动显示和位置定位功能，当装置检测到皮带发生跑偏后，监控平台会第一时间显示检测到跑偏动作装置所在的位置并显示装置状态，现场运维人员可以通过获得的报警信息（包括声光报警、监控显示屏图像和声音提示、短消息等方式）直接赶往皮带跑偏故障点排除故障，提升了设备管理以及维保效能，降低了皮带跑偏故障带来的不利影响，减少了维保时间，提升了使用便利性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电路示意图。

图中，各附图标记的含义如下：1、壳体一；2、壳体二；3、旋转片；4、立棍；5、连接转杆；6、凸轮；7、微动开关；8、控制电路；9、电池；10、高增益天线。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本发明基于IoT技术理念，通过低功耗无线通信技术赋予了跑偏保护装置信息传递的能力，将每一个跑偏保护装置都变成了无线网络中的一个节点，当跑偏保护装置状态改变后，信息立即通过无线网络发送出去并由IoT网关转发到物联网监控平台，并可以通过各种信息终端，包括云端、PC端、移动通信器械端，读取信息，及时进行处置。

具体的，如图1-2所示，一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，包括可拆卸连接的壳体一1和壳体二2，壳体一1和壳体二2之间具有容纳空腔，壳体二2的外侧设置有旋转片3，旋转片3的顶部螺纹连接有立棍4，旋转片3上固定连接有连接转杆5，连接转杆5贯穿至容纳空腔内并固定连接有凸轮6，容纳空腔内安装有微动开关7、控制电路8和电池9，凸轮6转动能够驱动微动开关7做出动作，其中控制电路8通过安装杆焊接在壳体一1上，其他部分由固定螺丝连接。为了增加该跑偏保护装置的宽温性，通过选用欧姆龙等品牌的高品质微动开关、高品质电子元器件、定制电池，并对电池进行相应的保护以保证在-40°C-80°C的环境下以及胶带输送机恶劣的使用环境下依旧可靠工作。壳体二2的顶部安装有高增益天线10。高增益天线为定制鞭状软天线，可以防止因碰撞、物体砸落导致的损坏，最大限度延长设备部件使用寿命。

还包括通信模块和CPU模块，控制电路8能够检测微动开关7的动作开关量，通信模块搭配高增益天线10，当控制电路8检测到微动开关7的开关量变化后通过通信模块发出状态信号，通信模块将状态信号发送给IoT网关平台。本实施例因为采用无线通信技术实现与监控系统的通讯，控制电路8不需要通过外部接线的方式与其它设备相连接，因此无需考虑浪涌保护问题和接口防护问题。

进一步的，本实施例通过LoRa和ZigBee通讯协议实现低功耗的无线通信功能。其中LoRa运用SX1276芯片（优势在于远低功耗和距离无线通讯）、ZigBee运用CC1101芯片（优势在于低功耗及长续航）作为无线通信模块的硬件，STM8L作为CPU模块，空速统一为2.4K，数据长度为8字节，采用主动上报的方式与基站间进行通讯。传统低功耗通讯装置在发送心跳帧时仅发送一个数据，并且为了降低能耗甚至不开启检测单元。本发明低功耗通信采用自研开发的低功耗算法，在空速和数据长度以及发送距离上取最优解，发送-接收一次心跳帧8字节数据仅需40ms，并且发送的心跳帧数据包括了电池电压、装置状态、信号质量数据信息。在压缩了数据长度的基础上，增加了帧头校验+数据长度校验+校验和的校验方式，对数据的可靠性进行了有效的保障。

在本发明发出信号后由IoT网关接收信号并接入监控系统平台。IoT网关支持2.4G无线通讯、ZigBee、LoRa无线接入功能。支持汇聚模式，单个IoT网关最大支持254个数据采集模块接入。IoT网关通过高增益天线将无线信号覆盖到整个拉绳保护装置分布区域。使得现场孤立的设备和传感器具备无线网络接入能力；IoT网关同时支持通过RS485、RJ45、CAN总线协议，可通过该协议接入监控系统平台服务器中，将各拉绳保护装置的数据信息传送监控系统平台，实现监控与管理。

本实施例具备较强的抗干扰性，装置采用多频段设置方式实现抗干扰功能。传统无线通讯设备常采用切换信道加大发生增益来实现抗干扰功能，但是一般干扰源的频率十分宽泛，信号在低频时只能进行100K-200K的切换，对宽信源干扰效果不佳。本发明具备410mhz-450mhz的工作频段，即使按照1mhz的间隔进行布设也具有40条通讯通道，即可以避免本装置信号被干扰，也避免了干扰到其它设备。此外本实施例具备信号强度上报功能，通过上报信号强度可以判断当前装置安装位置是否合适、可以判定装置周围是否存在干扰源以及干扰源强度大小、信号强度的分布情况可以确定IoT网关的安装位置是否合适。

本实施例优选的，电池9为工业锂电池。

本实施例优选的，连接转杆5上设有复位弹簧，通过复位弹簧的设置，能够在皮带离开立棍4后，使得立棍4复位至初始状态，复位弹簧设置在壳体二2内并与壳体二2固定连接。

本实施例优选的，本实施例具备跑偏轻重偏判断功能，装置内置了两组检测线路，可以根据跑偏装置的不同跑偏程度触发。即立棍4具有两级旋转角度，两级旋转角度包括一级旋转角度和二级旋转角度，当立棍4的偏转角度达到一级旋转角度时，一级角度为：10°、12°、20°，二级角度为：30°、35°、45°，该装置发出报警信号，当立棍4的偏转角度达到二级旋转角度时，该装置发出停机信号。

工作原理，在使用时，跑偏保护装置是通过检测胶带式输送机输送带跑偏量，实现输送带在出现跑偏的情况下自动报警和停机的一种安全保护设备，跑偏保护装置设在输送带两侧，立棍4应与输送带边平面垂直，并使输送带两边位于立棍高度1/3处，跑偏保护装置的立棍4与胶带输送机皮带正常位置的间距为50～100mm之间，当输送带运行中出现跑偏时，输送带触碰立棍4并使立棍4偏转，跑偏保护装置数量应根据胶带输送机长度、类型及布置情况进行确定。一般应在胶带输送机头部、尾部、凸弧段、凹弧段和在输送机中间位置进行设置。当输送机的皮带跑偏时，皮带会触碰到立棍4，使得立棍4旋转一定角度，立棍4旋转的角度由皮带跑偏的程度决定，立棍4带动旋转片3旋转，旋转片3带动连接转杆5旋转，立棍4进而凸轮6并驱动微动开关7动作，当立棍4的偏转角度达到一级旋转角度时，该装置发出报警信号，当立棍4的偏转角度达到二级旋转角度时，该装置发出停机信号，胶带输送机即停止动作，跑偏保护装置内部的控制电路板8可以检测微动开关7动作开关量，因为微动开关7触点闭合后会触发一个高电平信号，这个高电平信号就是微动开关的开关量，当控制电路板8检测到微动开关7开关量变化后通过ZigBee无线通信模块或LoRa无线通信模块发出状态信号，并由IoT网关平台接收上传监控系统平台，实现了跑偏保护装置与监控系统的联结，当某个跑偏保护装置的立棍4发生偏转动作后，监控系统可以同步得到来自拉绳保护装置反馈的状态信息，排故运维实现点对点模式。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，包括可拆卸连接的壳体一(1)和壳体二(2)，所述壳体一(1)和壳体二(2)之间具有容纳空腔，其特征在于：所述壳体二(2)的外侧设置有旋转片(3)，所述旋转片(3)的顶部螺纹连接有立棍(4)，所述旋转片(3)上固定连接有连接转杆(5)，所述连接转杆(5)贯穿至容纳空腔内并固定连接有凸轮(6)，所述容纳空腔内安装有微动开关(7)、控制电路(8)和电池(9)，所述凸轮(6)转动能够驱动微动开关(7)做出动作，所述壳体二(2)的顶部安装有高增益天线(10)；

还包括通信模块和CPU模块，所述控制电路(8)能够检测微动开关(7)的动作开关量，所述通信模块搭配高增益天线(10)，当控制电路(8)检测到微动开关(7)的开关量变化后通过通信模块发出状态信号，所述通信模块将状态信号发送给IoT网关平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述通信模块为ZigBee无线通信模块或LoRa无线通信模块，采用LoRa或ZigBee通讯协议。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述ZigBee无线通信模块采用CC1101芯片。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述LoRa无线通信模块采用SX1276芯片。

5.根据权利要求3或4任意一项所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述CPU模块为STM8L。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述电池(9)为工业锂电池。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述连接转杆(5)上设有复位弹簧。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能跑偏保护装置，其特征在于：所述立棍(4)具有两级旋转角度，两级旋转角度包括一级旋转角度和二级旋转角度，当立棍(4)的偏转角度达到一级旋转角度时，该装置发出报警信号，当立棍(4)的偏转角度达到二级旋转角度时，该装置发出停机信号。

Images