干货案例:智能电机温度在线监测方案(全部开源+设计实施方案)

来源:物联网应该这样做

一、系统架构图

二、应用层

2.1、人机交互

    满足网关设备与扎花厂在同一局域网内,用户即可通过访问浏览器一样查看当前电机温度及设置预警参数。

2.2、用户登录界面

    

  • 打开浏览器访问IP地址“192.168.XX.XX”

  • 进入用户登录界面如上图所示

  • 输入用户名“admin”

  • 输入密码“123456”

  • 点击确认进行界面切换/点击取消进行重新输入

2.3、温度实时数据显示界面

  • 电机编号:温度传感器与相对应电机的编码,有效范围(01-50)

  • 温度一:单台电机温度传感器一的实时值

  • 温度二:单台电机温度传感器二的实时值

  • 温度三:单台电机温度传感器三的实时值

  • 温度有效值:当三个传感器正常时,显示其平均值,当一只出现故障时,去除错误数据,进行平均计算

  • 当前状态:未超过上限设定值为“正常”,反之提示“超过上限”

2.4、温度预警参数设定界面

  • 电机编号:温度传感器与相对应电机的编码,有效范围(01-50)。

  • 温度上限值:单台电机温度上限预警值设定。

  • 语音报警:温度超过上限后,则通过语音进行播报“01号电机,温度超过上限,当前温度为xx℃”。

  • 报警灯:温度超过上限后,则报警灯开始闪烁,用于警示工作人员。

  • 推送次数:当前报警触发后,推送次数值设定。

  • 推送间隔:当前报警触发后,每次推送的时间间隔,单位为秒。

三、运算层

3.1、数据存储转发

  • 数据解析后形成电机温度实时数据表。

  • 数据表放置与发送数据缓存区中。

  • HTTP服务器实时获取数据缓存区中数据。

3.2、数据接收解析

  • 无线接收到数据,由数据解析方法进行解析。
  • 解析后形成电机温度实时数据表。

3.3、无线自组网协议

  • 星型拓扑网络:

    • LoRa扩频无线通信技术在1Kbps的速率下在市区环境下,单跳覆盖3KM,使用简单的星型组网就能够建立LoRa微功率网络,而GFSK调制的芯片经常需要树型或者MESH等复杂的路由网络。

  • 智能网关:

    • 一个LoRa网络中仅有一个智能网关。

    • 星型网络中总控制器,负责网络协调。

    • 初始化、终止、转发网络中的消息。

    • 星型私有网络与以太网桥梁。

    • 一分钟内完成50台节点温度数据采集。

  • 温度节点:

    • 一个LoRa网络可容纳50个温度节点。

    • LoRa无线自组网终端节点,入网后,实时发送温度数据。

    • 温度传感器数据采集。

3.4、预警参数设定

  • 从web前端获取预警参数表。

  • 参数解析后更新到内存中。

  • 预警任务根据内存参数信息执行动作。

3.5、BSP板级支持包

  • RTC驱动

    • 提供实时时钟硬件驱动层

  • SPI驱动

    • 提供SPI驱动接口硬件驱动层

  • 看门狗驱动

    • 提供防止程序跑飞硬件驱动层

  • 预警灯驱动

    • 提供灯光报警控制硬件驱动层

  • 串口通信驱动

    • 提供串口调试硬件驱动层

  • SD卡驱动

    • 提供SD卡硬件驱动层

  • 以太网驱动

    • 提供以太网硬件驱动层

  • LoRa驱动

    • 提供LoRa射频模块硬件驱动层

  • 语音播报驱动

    • 提供语音报警信息驱动层

四、传输层

4.1、物联网为什么到现在才开始爆发

  • 过去70%的传感器及设备无法连接!

  • 2G/3G/4G、WIFI只解决了视频、图像、语音的等方面应用。

  • 2G/3G/4G/功耗大、成本高、覆盖并不完善。

  • WIFI、ZIGBEE、蓝牙距离短,很多应用场景无法满足;

  • 那些需要电池供电,广域覆盖、又需要长时间低功耗待机的设备无法适应。

4.2、LoRa技术优势

  • 164dB链路预算 、距离>15km

  • 快速、灵活的基础设施易组网且投资成本较少

  • LoRa节点模块仅用于通讯电池寿命长达10年

  • 免牌照的频段 网关/路由器建设和运营 、节点/终端成本低

4.3、LoRa扩频技术

  • 用户数据的原始信号与扩展编码位流进行XOR(异或)运算。

  • 生成发送信号流,这样的调制带来的影响是传输信号的带宽有显著添加(扩展了频谱)。

  • 从各种类型的噪声和多径失真中获得免疫性;得到信噪比的增益。

  • 使用扩频通信抗干扰性更强,通信距离更远。

五、感知层

5.1、数据采集

  • 为了保证温度准确性和可靠性,每台电机安装三只温度传感器。

  • 温度测量范围为-55℃~+125℃,测量精度为±0.5℃。

  • 数字温度传感器,体积小,成本低,抗干扰能力强。

5.2、数据发送

  • 采用LoRa扩频通信技术,与网关进行交互,定时发送温度数据。

5.3、能量管理

  • 采用AC220V转DC5V内置电源模块

  • 工作模式共计三种:

    • 射频发送数据

    • 温度采集

    • 低功耗模式

    • 平时处于低功耗模式

5.4、掉电检测

  • 内置市电检测电路,当市电断电后,采用超级电容供电,并发送一次温度数据(温度+电源状态)。

六、产品设计

6.1、甘特图计划表

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    你好 ,你们是哪个公司,有其他lora的传感器吗,比如烟雾、水浸、门磁等,我们单位有个项目需要Lora传感器和网关等设备,不知道你们那有没有类似的设备?