一种基于GPRS的空压机远程数据采集及监控系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于GPRS的空压机数据采集及监控系统，适用于对空压机进行远程数据采集及工作状态诊断。属于设备控制器技术领域。

背景技术：

目前，空压机一直以来都是工厂动力的重要来源之一。随着工厂现代化程度的提高，特别是自动化设备的普及，空压机已经成为工厂生产线的必要设备。一台空压机故障停机或气源不稳定，会直接导致一个工厂设备全部停工，停工停产让流水线会产生残次品，影响交货计划，让工厂蒙受重大损失。因此，工厂对空压机的管理是设备维护工作中的关键部分。

现有技术中，空压机维护主要靠多频次的人工巡检。人工巡检的成本高、效率低、可控性弱。众多可以预见的小故障因为平时巡检不及时导致小故障变为大故障；对于突发的设备故障，由于信息反馈不畅通而导致沟通成本高、应对效率慢；对于需上门服务的设备日常保养，缺乏智能化、自动化的技术应用，整个设备服务行业都是原始的人工手动管理；在工业4.0和人工成本急剧上升的工业大趋势下，信息沟通不准确、人员效率低下、客户体验弱化的矛盾显得更为突出。

为此，需要设计一种基于GPRS的空压机数据采集及监控系统，以实现时在线监测、定位追溯、远程监控、远程维护、远程故障诊断。

技术实现要素：

本实用新型的目的，是为了解决现有技术的人工巡检存在成本高、效率低、可控性差的问题，提供一种基于GPRS的空压机数据采集及监控系统，具有实时在线监测、定位追溯、远程监控、远程维护、远程故障诊断、效率高和可控性高的特点。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案实现：

一种基于GPRS的空压机数据采集及监控系统，包括空压机设备、数据采集模块和监控中心，其结构特点在于：所述空压机设备具有状态检测结构和通讯端口，所述状态检测结构的检测端检测空压机设备以获得该空压机设备的参数信号，所述状态检测结构的信号输出端通过通讯端口连接数据采集模块的输入/输出端口之一，数据采集模块的输入/输出端口之二通过GPRS无线网络连接监控中心的信号输入/输出端；监控中心根据输入的信号判断空压机设备的工作状态，构成实现时在线监测、定位追溯和远程监控结构。

本实用新型的目的还可以通过采取以下技术方案实现：

进一步地，所述监控中心具有逻辑判断电路结构，通过该逻辑判断电路结构诊断空压机设备的状态。

进一步地，所述监控中心设有状态信号输出端，该状态信号输出端连接空压机设备的信号输入端，空压机设备具有显示器结构、以显示监控中心对空压机设备的状态诊断结果。

进一步地，所述数据采集模块包括数据读取单元、数据处理单元、数据通信单元、电源单元和温度传感器单元，所述电源单元的电压输出端连接数据读取单元、数据处理单元、数据通信单元和温度传感器单元的电源输入端；温度传感器单元的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元的温度信号输入端；数据处理单元的信号输入/输出端之一连接通信单元的输入端/输出端，数据通信单元连接有天线、以将所检测的温度信号传送至远程数据中心，构成温度检测及信号处理结构；数据读取单元的输入/输出端连接数据处理单元的数据输入/输出端之二，数据读取单元的数据输入端外接空压机的数据输出端、以实时读取空压机的各项参数，构成实时采集数据结构。

进一步地，监控中心可以为云处理中心，空压机设备的各项参数经数据读取单元读取后发送至数据处理单元，数据处理单元转换数据形式后通过数据通信单元的无线通信组件将数据处理单元的所有信号传送至云处理中心；云计处理心根据数据处理单元转化后的温度信号和空压机设备各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

进一步地，所述数据通信单元为GPRS无线通信单元。

进一步地，所述电源单元为高效率开关电源。

进一步地，所述数据读取单元的实时数据输入端与空压机设备的实时数据输出端通过485通信总线连接。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

本实用新型所述空压机设备具有状态检测结构和通讯端口，所述状态检测结构的检测端检测空压机设备以获得该空压机设备的参数信号，所述状态检测结构的信号输出端通过通讯端口连接数据采集模块的输入/输出端口之一，数据采集模块的输入/输出端口之二通过GPRS无线网络连接监控中心的信号输入/输出端；监控中心根据输入的信号判断空压机设备的工作状态，构成实现时在线监测、定位追溯和远程监控结构；因此能够解决现有技术的人工巡检存在成本高、效率低、可控性差的问题，具有实时在线监测、定位追溯、远程监控、远程维护、远程故障诊断、效率高和可控性高的特点和有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型一个具体实施例的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图1及实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

具体实施例1

本参照图1，本实施例包括空压机设备1、数据采集模块2和监控中心3，所述空压机设备1具有状态检测结构和通讯端口，所述状态检测结构的检测端检测空压机设备1以获得该空压机设备的参数信号，所述状态检测结构的信号输出端通过通讯端口连接数据采集模块2的输入/输出端口之一，数据采集模块2的输入/输出端口之二通过GPRS 无线网络连接监控中心3的信号输入/输出端；监控中心3根据输入的信号判断空压机设备1的工作状态，构成实现时在线监测、定位追溯和远程监控结构。

本实施例中：

所述监控中心3具有逻辑判断电路结构，通过该逻辑判断电路结构诊断空压机设备的状态。所述监控中心3设有状态信号输出端，该状态信号输出端连接空压机设备1 的信号输入端，空压机设备1具有显示器结构、以显示监控中心3对空压机设备1的状态诊断结果。

监控中心3可以为云处理中心，空压机设备1的各项参数经数据读取单元2-1读取后发送至数据处理单元2-2，数据处理单元2-2转换数据形式后通过数据通信单元2-3 的无线通信组件将数据处理单元2-2的所有信号传送至云处理中心；云计处理心根据数据处理单元2-2转化后的温度信号和空压机设备各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

所述数据采集模块2包括数据读取单元2-1、数据处理单元2-2、数据通信单元2-3、电源单元2-4和温度传感器单元2-5，所述电源单元的电压输出端连接数据读取单元 2-1、数据处理单元2-2、数据通信单元2-3和温度传感器单元2-5的电源输入端；温度传感器单元2-5的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元2-2的温度信号输入端；数据处理单元2-2的信号输入/输出端之一连接通信单元2-3的输入端/输出端，数据通信单元2-3连接有天线、以将所检测的温度信号传送至远程数据中心，构成温度检测及信号处理结构；数据读取单元2-1 的输入/输出端连接数据处理单元2-2的数据输入/输出端之二，数据读取单元2-1的数据输入端外接空压机的数据输出端、以实时读取空压机的各项参数，构成实时采集数据结构。

所述数据通信单元为GPRS无线通信单元。所述电源单元为高效率开关电源。所述数据读取单元的实时数据输入端与空压机设备的实时数据输出端通过485通信总线连接。

本实施例的原理如下：

本实施例中，数据读取单元2-1负责读取空压机设备1的实时数据参数等各项参数，例如：空压机的运行时间、散热油路结构和其它相关信息，数据读取单元2-1通过485 通信总线与空压机设备1进行连接，以读取实时数据。

当空压机设备1工作时，电源单元2-4为数据读取单元2-1、数据处理单元2-2、数据通信单元2-3提供工作所需电源。数据读取单元2-1通过485总线实时读取空压机设备1的各项数据参数，并在数据处理单元2-2中将各种数据参数转化成标准数据格式，数据通信单元2-3将该标准数据通过GPRS无线网络传送给监控中心3。监控中心3通过逻辑分析数据，智能诊断空压机设备1的工作状态。用户和供应商可以通过访问监控中心3来获取空压机设备1的工作状态和各项数据，当空压机设备1到达保养时间或出现故障的时候可以及时的通知维保部门进行处理。为此，达到实时在线监测、根据数据的反映定位追溯及时了解出现问题的地方、远程监控空压机各个构件的工作情况、通过对系统的控制或者修复达到远程维护、远程故障诊断、在线升级、报表统计等管理和服务功能，实现对空压机及其多元化产品的“管理、控制、服务”一体化。

监控中心3可以为云计算中心，是指基于超级计算机系统对外提供计算资源、存储资源等服务的机构或单位，以高性能计算机为基础面向各界提供高性能计算服务。当前，云计算中心主要面向大规模科学计算及工程计算应用，并在商业计算、互联网、电子政务、电子商务等领域得以适用。

RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统。利用485总线进行传输，可保证信号失真少，信号传输准确，迅速。所述数据通信单元3为GPRS无线通信单元。485信号线不和电源线一同走线。在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导致通信不稳定。485信号线可以使用屏蔽线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485- 的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485 信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小。选择使用普通的超五类屏蔽双绞线即网线就可以。485布线借助485集线器和485中继器可以任意布设成星型接线与树形接线。严格的说，485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地，不能多点接地，因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致，防止共模干扰，如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触，从而保证电压一致，因为在实际施工中，为了接线方便，将线剪成多段再连接，但是没有将屏蔽线作良好的连接，从而使得其地线分成了多段，电压不能保持一致，导致共模干扰。

GPRS无线通信单元，可提供高达115kbps的传输速率。这意味着在本实施例中，通过GPRS无线通信单元与云计算中心无线传输。在本实施例中，GPRS无线通信单元极高的传输速率恰恰适合于空压机实时数据传输中。

开关电源的功耗包括由半导体开关、磁性元件和布线等的寄生电阻所产生的固定损耗以及进行开关操作时的开关损耗。对于固定损耗，由于它主要取决于元件自身的特性，因此需要通过元件技术的改进来予以抑制。在磁性元件方面，对于兼顾了集肤效应和邻近导线效应的低损耗绕线方法的研究由来已久。为了降低源自变压器漏感的开关浪涌所引起的开关损耗，人们开发出了具有浪涌能量再生功能的缓冲电路等新型电路技术。

以下是提高开关电源效率的电路原理：

(1)ZVS(零电压开关)、ZCS(零电流开关)等利用谐振开关来降低开关损耗的方法。

(2)运用以有源箝位电路为代表的边缘谐振(Edge ResONance)来降低开关损耗。

(3)通过延展开关元件的导通时间以抑制峰值电流的方法来减少固定损耗。

(4)在低电压大电流的场合通过改善同步整流电路的方法来减少固定损耗。

(5)利用转换器的并联结构来减少固定损耗。

同时，功率半导体器件的进步特别是PowerMOSFET的进步引发出功率变换的一系列的进步：PowerMOSFET的极快的开关速度，使开关电源的开关频率从双极晶体管的20kHz提高到100kHz以上，有效地减小了无源储能元件(电感、电容)的体积。

低压PowerMOSFET使低压同步整流成为现实，器件的导通电压从肖特基二极管的0.5V左右，降低到同步整流器的0.1V甚至更低，使低压整流器的效率至少提高了 10％。高压PowerMOSFET的导通压降和开关特性的改善，提高了开关电源的初级效率。功率半导体器件的功耗的降低也使散热器和整机的体积减小。

电源单元中不稳压的比稳压的效率高、不隔离的比隔离的效率高、窄范围输入电压的比宽范围输入的效率高。Vicor的48V输入电源单元的效率达到97％。交流输入开关电源需要功率因数校正，由于功率因数校正已具有稳压功能，在对输出纹波要求不高的应用(如输出接有蓄电池或超级电容器)，可以采用功率因数校正加不调节的隔离变换器电路拓扑，国外在1986年已有产品，效率到达93％以上。在DC48V输入电压的电源单元中，效率在93％以上的单元几乎无一例外地采用前级稳压、后级不调节隔离的方案，并且将第一级的输出电容和第二级的输出电感取消，简化了电路结构。

本实用新型通过专用总线及协议读取空压机工作参数并传送到监控中心，实现实时在线监测、定位追溯、远程监控、远程维护、远程故障诊断、在线升级、报表统计等管理和服务功能，实现对空压机及其多元化产品的“管、控、服”一体化。

当空压机系统工作时，各个单元的工作电压统一由电源单元供电，数据读取单元、数据处理单元、数据通信单元通过电源单元获取相应的工作电压，相对于现有技术中需要各个单元分别连接不同电源的系统，结构更加科学，生产成本更低。数据读取单元实时读取空压机的各项数据参数，通过获取空压机的运行时间、散热油路结构和其它相关信息，通过云计算中心判断设备是否会有出现故障的风险，方便维护人员及时排除故障；

数据处理单元将各种数据参数转化成标准数据格式，数据通信单元将该标准数据通过GPRS无线网络传送给云计算中心。云计算中心通过分析数据，智能诊断空压机的工作状态。当空压机到达保养时间或出现故障的时候可以及时的通知维保部门进行处理。同时可以实时在线监测、定位追溯、远程监控、远程维护、远程故障诊断、在线升级、报表统计等管理和服务功能，实现对空压机设备及其多元化产品的“管、控、服”一体化。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术人员在本实用新型揭露的范围内,根据本实用新型技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本使用新型的保护范围。