一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统

1.本实用新型涉及一种精密测量仪器领域，尤其涉及一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统。


背景技术：

2.随着社会的发展，科学技术的不断进步，人们对于智能化产品的需求愈加强烈，智能化的产品能够将人从重复性的工作中解放出来，并且也可以提高社会生产效率，保证产品生产的质量。在精密器械生产领域，零部件尺寸和位移的偏差都会直接影响整个机械系统的性能和使用安全，为了保证零部件误差的准确测量就需要相关检测设备进行检测。气动测量仪是利用气体在气室中的流量或压力随喷嘴几何尺寸与形状的不同而改变的特性,将位移、尺寸等几何量的变化转换为流量或压力的变化,以实现几何量的测量设备。目前国内大多数企业普遍采用的是浮标式气动量仪和电子柱式气动量仪，该种类型的气动量仪功能相对单一、多为单通道、测量范围有限、对测量环境要求较高，且基本采用手工记录计算测量数据为主，企业生产效率大大降低，而少数企业采用的智能气动测量仪虽然很好的解决了浮标式和电子柱式气动量仪的缺陷，但其仍采用离线测量方式，对于大批量流水线检测场景下未能很好的解决人力成本，设备维护升级不便并且不能很好的满足于企业大规模检测数据信息远程在线监控的生产需求。


技术实现要素：

3.本实用新型主要是解决上述现有设备所存在的技术问题，提供一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统。本系统将物联网、嵌入式mcu、远程控制终端、高精度差压传感器、无线网络传输、数据存储云服务器、数据处理等技术相结合，在多通道气动测量设备检测机械部件的基础上实现了多台设备测量数据无线上传、远程数据监控与可视化、设备远程在线升级与维护以及远程选择设备测量通道的数量等功能。通过测量数据无线上传的方式，极大地节省了人力输出成本；通过远程数据监控与可视化极大地方便了工人对机械部件测量数据的记录与查看，实时的反映机械部件测量的合格情况，满足企业大规模测量数据信息的远程在线监控的生产需求；通过设备远程在线升级与维护，保障了气动测量设备的正常工作，节省了人力物力，同时降低了对企业生产的影响。
4.为了实现上述目的，本实用新型通过以下方案予以实现：
5.一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统由无线通信模块、mqtt物联网协议、嵌入式mcu、高精度差压传感器、可调节流阀、数据存储云服务器、远程控制客户端、三色报警灯、lcd触控显示屏构成本地数据处理模块、本地数据采集模块、物联网无线通信模块、远程数据存储模块、远程数据监控终端、状态指示与扩展模块组成。
6.所述本地数据处理模块由cortex
‑
m3架构的stm32f103rct6嵌入式mcu及其外围基本电路构成，用于接收处理本地数据采集模块传输的模拟电压信号，将该模拟电压信号通过嵌入式mcu内置ad采集电路转换为数字量数据，控制物联网无线通信模块向远程数据存
储模块发送气动测量设备的检测数据信息和接收远程控制命令。
7.所述本地数据采集模块由高精度差压传感器组成，其中差压传感器与嵌入式mcu电性连接，用于将气体压力信号转换为模拟电压信号。
8.所述的物联网无线通信模块由wifi模组esp8266组成，与嵌入式mcu电性连接，通过mqtt物联网通信协议实现向远程数据存储模块推送机械部件测量数据，接收用户远程控制命令。
9.所述远程数据存储模块由云服务器构成，用于接收测量数据，并将测量数据以数据库的形式保存。
10.所述远程数据监控终端由客户端软件构成，通过可视化界面实时远程查看机械部件的合格情况，并且可通过客户端软件在线维护升级气动测量设备，选择控制气动测量设备的通道。
11.所述状态指示与扩展模块由三色报警灯、lcd触摸显示屏、rs485通信接口以及网口组成，三色报警灯与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳顶部，用于设备状态指示；lcd触摸显示屏与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳上，用于用户调试控制单台设备时发送操作控制指令，并显示调试测量数据；rs485通信接口与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳背部，用于设备串口通信扩展；网口与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳背部，用于设备有线网络通信扩展。
12.优选的，所述本地数据处理模块通过螺丝固定在气动测量设备本体外壳腔内的底部。
13.本实用新型所述的一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统，其通过本地数据采集模块对过滤器出口流出的气压进行收集，利用高精度压差传感器将气压信号转换为电信号，并将该电信号反馈给本地数据处理模块中的嵌入式mcu，利用其内置的ad转换电路，将模拟电信号转换为数字量，通过相应的数据处理，获得机械部件的尺寸信息，从而实现测量信号的高精度采集，获得更加准确的测量数据，同时，本地数据处理模块将采集处理过的测量数据通过物联网无线通信模块以mqtt物联网通信协议数据帧上传至远程数据存储模块，用户可通过远程数据监控终端的软件客户端实时查看测量结果与合格情况，从而大大提高了测量机械部件尺寸的检测效率，尤其在大批量多台测量设备同时进行检测时，极大地节省了人力输出成本，并且可实现测量设备的远程在线升级与维护，接受各种数字化控制信息，满足了企业大规模测量数据信息的远程在线监控与维护的生产需求。
附图说明
14.图1是本实用新型所述一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统的系统组成框图；
15.图2是本实用新型所述一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统设备本体的侧视结构示意图；
16.图3是本实用新型所述一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统设备本体的后视结构示意图；
17.图4是本实用新型所述一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统设备本体的通道气路示意图；
18.图中：1、三色报警灯；2、lcd触摸屏；3、设备脚垫；4、进气模块；5、无线通信天线；6、设备外壳；7、设备后背板；8、固定螺丝；9、可调节流阀；10、开关按钮；11、电源三脚插孔；12、网口；13
‑
1、主喷嘴1；13
‑
2、主喷嘴2；14、rs485通讯接口；15、空气压缩机；16、总进气阀；17、过滤器；18、气体分流器；19、气动测头。
具体实施方式
19.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、完整地描述，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
20.本实用新型提供一种基于工业物联网的智能多通道气动测量系统，如图1所示，系统由无线通信模块、mqtt物联网协议、嵌入式mcu、高精度差压传感器、高压气管、数据存储云服务器、远程控制客户端、三色报警灯、lcd触控显示屏构成本地数据处理模块、本地数据采集模块、物联网无线通信模块、远程数据存储模块、远程数据监控终端、状态指示与扩展模块组成。本系统将物联网、嵌入式mcu、远程控制终端、高精度差压传感器、无线网络传输、数据存储云服务器、数据处理等技术相结合，在多通道气动测量设备检测机械部件的基础上实现了多台设备测量数据无线上传、远程数据监控与可视化、设备远程在线升级与维护以及远程选择设备测量通道的数量等功能，极大地节省了人力物力输出成本，方便了工人对机械部件测量数据的记录与查看，可实时反映机械部件测量的合格情况，满足企业大规模测量数据信息远程在线监控的生产需求。
21.所述智能多通道气动测量系统中电源三脚插孔11通电后，打开开关按钮10和总进气阀16，空气压缩机15开始工作输出空气，空气通过过滤器17滤去气体中的灰尘、水分、油分后气体由气体分流器18分路后进入各个测量通道，测量通道分为两路，一路通过可调节流阀9由主喷嘴1 13
‑
1流向气动测头9，进而流向大气，一路通过主喷嘴2 13
‑
2流向本地数据采集模块中的高精度差压传感器，用于测量自该路出口流出的气体压力。
22.所述本地数据采集模块中的高精度差压传感器优选为spra030d差压传感器，气体流入该传感器将气体压力信号转换为电信号，并反馈给本地数据处理模块中的嵌入式mcu。具体的，所述本地数据处理模块中的嵌入式mcu优选为stm32f103rct6单片机，通过stm32f103rct6单片机内置12位ad转换模块将每隔100ms采集到的电信号转换为数字量信号，然后单片机将数据按照mqtt物联网通讯协议特定的数据帧格式排列，通过物联网无线通信模块将数据发送至远程数据存储模块。具体的，所述物联网无线通信模块优选为esp8266。
23.所述远程数据存储服务器优选为mqtt云服务器。远程数据监控终端可通过网络实时访问远程数据存储器中的机械部件测量数据，并以可视化界面直观呈现每台气动测量设备测量数据的合格情况。当需要转换某台或多台气动测量设备的检测通道数时，用户可通过远程控制终端进行检测通道数的选择，确认选择后该命令将通过网络传输至mqtt云服务器，mqtt云服务器将通过物联网无线通信模块传输给本地数据处理模块，本地数据处理模块经过对控制命令的解析，获得所需要关闭的通道和保持开启的通道，进而控制本地数据采集模块中相对应的差压传感器的关闭和开启，实现远程控制选择气动测量设备的测量通道数量。当需要对气动测量设备进行批量升级与维护时，用户可通过远程控制终端将升级
与维护的信息传输至mqtt云服务器，mqtt云服务器将通过物联网通信模块传输分发至各个气动测量设备的本地数据处理模块，每台设备的本地数据处理模块解析该信息后实现远程批量的升级与维护。
24.所述状态指示与扩展模块中三色报警灯1，与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳顶部，用于设备状态指示，红灯亮表示设备供电正常，红灯亮并带有报警声表示设备运行不正常，绿灯亮表示设备正在运行，黄灯亮表示设备正常，处在等待测量状态。lcd触摸屏2用于单台设备调试时显示各通道检测情况以及通过lcd触摸屏2辅助控制单台设备。rs485通讯接口14与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳背部，用于设备串口通信扩展。网口12与本地数据处理模块电性连接，固定在设备外壳背部，用于设备有线网络通信扩展。
25.最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。