CN216252834U

CN216252834U - 一种工业环保多层架构的智慧物联系统

Info

Publication number: CN216252834U
Application number: CN202123001852.7U
Authority: CN
Inventors: 朱高洪; 陈海滨; 秦松; 罗滢; 宋勇
Original assignee: Chongqing Zhongke Zhichuang Environmental Science Research Institute Co ltd
Current assignee: Chongqing Zhongke Zhichuang Environmental Science Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-04-08
Anticipated expiration: 2031-12-02

Abstract

本实用新型公开一种工业环保多层架构的智慧物联系统，涉及环保领域，解决的技术问题是常规技术中工业环保数据信息无法实现自动化采集、控制、融合和传递，需要采用线缆进行数据通信，本实用新型采用的方法是，一种工业环保多层架构的智慧物联系统，包括：物联设备模块、控制模块、通信模块、上位机、监控模块，其中：所述物联设备模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与通信模块的输入端连接，所述通信模块的输出端与所述上位机的输入端连接；所述上位机的输出端与所述监控模块的输入端连接。本实用新型能够实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递，提高了数据应用和交互能力。

Description

一种工业环保多层架构的智慧物联系统

技术领域

本实用新型涉及环保领域，且更具体地涉及一种一种工业环保多层架构的智慧物联系统。

背景技术

伴随社会经济的持续高速发展，我国面临的环境问题也越来越受到人们重视。提高环境信息化水平，促进新兴信息技术在环保领域的应用，已成为并将长期作为环保工作的重点。为了适应新时代的发展要求，对环境进行更高效的管理，环保相关部门及企业开发了许多环保业务应用系统，积累了大量环保数据信息，尤其是在工业数据信息中，这些工业环保数据信息在进行采集、处理、存储和应用时难以实现即时处理。随着物联网技术的飞速发展，如何充分利用物联网及嵌入式技术完成对各类环保信息的感知与采集,处理与传输以及分析与整合，从而满足对各种业务需求的智能响应，使工业环保治理决策更加科学是环保工作需要解决的当务之急。

实用新型内容

针对上述技术的不足，本实用新型公开一种环保数据信息传递装置，能够实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递，使工业环保设备数据信息能够进行自动化、智能化应用，提高了数据应用和交互能力。

本实用新型采用以下技术方案：

一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其中包括：

物联设备模块，用于实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递，使工业环保设备数据信息进行自动化、智能化应用；包括电子托盘、智能条码枪、RFID终端、计量表、智能机器人、工业传感器、智能摄像头或者电子锁；

控制模块，用于控制物联设备模块实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递；包括控制节点和PLC控制器；

通信模块，用于将物联设备模块采集到的业环保设备数据信息传递到其他交互设备中，以实现不同空间位置数据信息的共享和交互；包括物联通信网络；

上位机，用于实现工业环保设备数据信息的计算、处理和应用，以全面把控工业环保设备数据信息；

监控模块，用于接收工业环保设备数据信息并对接收到的数据信息进行巡检、控制、显示和交互；包括监控装置、巡检模块、显示模块和交互模块；其中：

所述物联设备模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与通信模块的输入端连接，所述通信模块的输出端与所述上位机的输入端连接；所述上位机的输出端与所述监控模块的输入端连接。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述物联设备模块设置有数据采集模块和与所述数据采集模块连接的无线接口。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述数据采集模块为基于ARM Cortex-M0+内核的MKL36Z64主控芯片。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述PLC控制器为可编程控制器。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述物联通信网络包含SPI通信电路。

在本实用新型进一步的技术方案中，监控装置为基于ARM Cortex系列单片机的远程无线通信模块。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述巡检模块包括报警模块。

在本实用新型进一步的技术方案中，所述显示模块为LCD显示器。

在本实用新型进一步的技术方案中，交互模块为无线对讲机。

积极有益效果：

本实用新型通过在工业环保应用中，采用包括物联设备模块、控制模块、通信模块、通信模块、上位机和监控模块，能够实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递，使工业环保设备数据信息进行自动化、智能化应用；提高了工业环保设备以及其他数据信息的应用能力，进而提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统的整体架构示意图；

图2为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统中采集终端的一种实施例原理图；

图3为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统中一种实施例中采集终端电流采样电路示意图；

图4为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统中PLC控制器原理示意图；

图5为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统中一种实施例通信架构示意图；

图6为本实用新型一种工业环保多层架构的智慧物联系统中监控终端架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其中包括：

在上述实施例中，本实用新型通过在工业环保应用中，采用包括物联设备模块、控制模块、通信模块、通信模块、上位机和监控模块，能够实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递，使工业环保设备数据信息进行自动化、智能化应用；提高了工业环保设备以及其他数据信息的应用能力，进而提高了工作效率。

在上述实施例中，通过物联设备模块实现工业环保数据信息的采集，通过控制模块实现工业环保设备数据信息的信息采集、控制、融合和传递；通过通信模块将采集到的业环保设备数据信息传递到其他交互设备中，以实现不同空间位置数据信息的共享和交互，通过上位机实现工业环保设备数据信息的计算、处理和应用，以全面把控工业环保设备数据信息；通过监控模块接收工业环保设备数据信息并对接收到的数据信息进行巡检、控制、显示和交互。

在本实用新型中，所述物联设备模块设置有数据采集模块和与所述数据采集模块连接的无线接口。

在本实用新型中，如图2所示，所述数据采集模块为基于ARMCortex-M0+内核的MKL36Z64主控芯片。在具体实施例中，其芯片内含有64KB的Flash和8KB的SRAM，内核频率可达到48MHZ，具有多个SPI、UART等标准通信接口。电能质量采集模块中使用ATT7022E作为电能检测的专用计量芯片，内部集成数字处理电路，能够用来测量电力系统中电压、电流的有效、有功功率、有功电能、视在功率和网络质量等参数，具有同步采样数据缓存功能，支持有功功率、电压和电流的增益校正等。

在进一步的实施例中，计量芯片使用5.5296MHZ的外部晶振为其提供时钟支持，复位电路中服复位引脚拉高保证芯片上电后不会出现反复复位的情况。预留出了V1P和V1N、V3P和V3N、V5P和V5N引脚，用来检测电力系统的三相电流。芯片的DOUT、DIN、SCLK、CS、等引脚用来与主控芯片进行通信。如图2所示。引脚V1P和V1N对应的为电流输入通道，引脚V2P和V2N对应的为电压输入通道，两个通道均采用了差分ADC模块，提高了信号的抗干扰性。

如图3所示，电流采样电路采用电流互感器降流，I+与I-接三相电流的一相，P与N接计量芯片的ATT7O22E电流输入通道引脚。其中R₁和R₂作为采样电阻，用来将电流互感器的二次侧的电流喜好转换为芯片能够接受的电压信号。R₃、R₄、C₁、C₂构成低通滤波器，用来去除电路中的高频噪声。采样到电流互感器一次侧电流为I时，电流互感器变比未K，P和N两端电压为

如图4所示，所述PLC控制器为可编程控制器。可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。该控制器具有微处理器，用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。

如图5所示，所述物联通信网络包含SPI通信电路。SPI通信电路中选用100Ω的电阻和100pF的电容组成低通滤波器去除主从机数据传输中的高频噪声，其中AT_CS接计量芯片的SPI选片引脚，AT_SCLK接SPI时钟引脚，AT_DIN接SPI输入引脚，AT_DOUT接SPI输出引脚。MCU_CS接主控芯片的SPI选片引脚，MCU_CLK接SPI时钟引脚，MCU_MOSI AT_DIN接SPI输入引脚，MCU_MOSO接SPI输出引脚。

在进一步的实施例中，通讯支持GPRS/4G无线蜂窝网络、短信、RS232/RS485，可选NB-IOT、北斗等通信方式。并且环保数据信息能够实时采集主动上报。物联网通讯就可以为无线通信模块，比如基于无线wifi网络、2G网络、3G网络、4G网络、蓝牙通信或者CDMA模块或者GPRS模块的无线通信模块。在具体实施例中，根据用户的需求进行选择。在具体实施例中，物联网通讯串口通讯芯片为支持WIFI通讯端接口并且芯片型号为ESP8266的高集成芯片。其内集成设置有开关型控制天线，射频类型为balun，片内设置有功率放大器。该功率放大器噪声较低，温漂较小。串口通讯芯片内部还集成设置有滤波器、电源管理模块。串口通讯芯片内置有低功率的TensilicaL106钻石系列的32-bit处理器和片上SRAM，ROM容量为2MB，WIFI@2.4GHz，内置有TCP/IP协议栈[17]。在具体应用中，设计传感器网络的目的在于提高数据通信效率，通信方式采用的有ZigBee通讯模块，各个ZigBee通讯模块之间采用ZigBee协议实现数据通讯，并通过不同的网络节点实现数据通讯。在其他应用过程中，还采用6LoWPAN技术实现数据通讯，6LoWPAN采用的通讯协议为IEE802.15.4，通过IPv6协议，能够实现数据信息的低功耗、多拓扑应用，提高了数据通讯能力。

在本实用新型中，监控装置为基于ARM Cortex系列单片机的远程无线通信模块。所述巡检模块包括报警模块。所述显示模块为LCD显示器。交互模块为无线对讲机。

如图6所示，在数据监控中，通过LM1117低压差电压调节器实现监控数据的范围信息，在电路中能够实现13.5V的输出，通过设计IN4734稳压二极管，能够稳定电路中的电压，通过设计ARM Cortex系列单片机实现监测数据的动态可视化监控。在进行数据信息控制时，通过数字信号处理器芯片TMS32010,实现控制，该芯片内部有16*16的硬件乘法器，32比特字长的逻辑运算单元ALU、144个数据寄存器以及移位寄存器、辅助寄存器、堆栈和指令计数器等，该芯片有40个引脚，寻址能力强，对外数据字长为16比特。该芯片的周期为200ns，TMS32010的乘法指令在一个周期内可完成16*16比特的乘法，对于工业环保信息应用过程中的数据处理是非常有效的。采用两路PWM输入调节，利用集成RS232数据线，在总线传输协议下，实现了工业环保信息在应用过程中数据的动态可视化监控。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本实用新型的范围。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims

1.一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述物联设备模块设置有数据采集模块和与所述数据采集模块连接的无线接口。

3.根据权利要求2所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述数据采集模块为基于ARM Cortex-M0+内核的MKL36Z64主控芯片。

4.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述PLC控制器为可编程控制器。

5.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述物联通信网络包含SPI通信电路。

6.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：监控装置为基于ARM Cortex系列单片机的远程无线通信模块。

7.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述巡检模块包括报警模块。

8.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：所述显示模块为LCD显示器。

9.根据权利要求1所述的一种工业环保多层架构的智慧物联系统，其特征在于：交互模块为无线对讲机。