采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置和系统的制作方法

本实用新型涉及设备工况监测技术，特别涉及一种采集设备的温度、转速、压力及定位信息的釆集装置和系统。

背景技术：

工业企业生产离不开机械设备。设备的运转是否正常又决定了企业的生产效率及产品质量。

机械设备如橡胶设备在生产过程中温度、转速、压力值的变化可以充分反应其运作是否正常和异常。以前工人只能凭经验去判断设备是否能投入生产，生产过程是否达到要求。传统的监控方式已远远无法适应设备现代化发展的需求，特别是橡胶设备突发故障时将影响到整个企业的正常运作。

随着社会发展，部分设备开始进行技术改造，能凭着设备工控机显示器来现场监控，但设备工控机的处理速度和存储容量有限，而且存在很多问题如数据记录及储存分析不及时，设备使用率没能满负荷生产等等。

如果设备工作温度过高，不但影响产品质量，特别是橡胶类生产设备对温度要求比较严格，如果设备温度过低或者过高，生产出来的废品比较多，而且如果设备温度过高可能引发火灾。设备挤出部件的压力过低或者过高，都会导致生产出来的废品比较多，直接增加了生产成本。特别是橡胶类生产设备，在生产过程中对电机转速需要进行精确控制，来控制各转动辊的转速，使橡胶制品的密度、厚度等数据达到产品质量要求。通常机器设备安装后，不会到处移动，如果机械设备的位置发生变化，说明设备可能被盗，因此有必要对机械设备的位置信息进行监控。

未来企业橡胶设备的运行监控将会从人工凭经验收集转变成系统采集，从零碎釆集到全面釆集，从间断釆集到全天釆集，从而为企业规管、降耗、提质、增收提供有力的保障。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置和系统，能将采集的温度、转速、压力和定位数据发送到数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置，包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口和天线，所述无线釆集装置本体设置有至少一用于采集机械设备的温度的温度采集模块、至少一用于采集机械设备相应部位的转速数据的测速模块、至少一用于采集机械设备的压力的压力采集模块和用于采集机械设备的定位信息的定位模块，无线釆集装置本体还设置有用于对温度数据、转速数据、压力数据和定位信息进行调制、解调、滤波、压缩、加密处理的处理模块，所述处理模块将温度数据、转速数据、压力数据和定位信息通过天线发送至数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端存储。

作为本实用新型的改进，所述温度采集模块包括温度传感器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述温度传感器的第1端连接电源负极、温度传感器的第2端连接通过第一电阻连接处理模块、温度传感器的第3端通过第三电阻连接第二电阻的一端和处理模块，所述第二电阻的另一端连接电源正极。

作为本实用新型进一步的改进，所述测速模块包括测速器，所述测速器的第1端和第3端连接所述处理模块，测速器的第2端接地。

作为本实用新型更进一步的改进，所述压力采集模块包括压力传感器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和运算放大器，所述压力传感器的第1端连接电源负极、也通过第四电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第2端连接通过第五电阻连接运算放大器的正极，压力传感器的第3端通过第六电阻连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端连接运算放大器的输出端，压力传感器的第3端也通过第七电阻连接电源正极和运算放大器的电源端，所述运算放大器的输出端连接处理模块。

作为本实用新型更进一步的改进，所述压力采集模块还包括第一电容，所述第一电容的一端连接第八电阻的一端，第一电容的另一端连接第八电阻的另一端和运算放大器的输出端。

作为本实用新型又进一步的改进，所述定位模块包括gps单元、电感、第九电阻、第二电容、第三电容和第四电容，所述电感的一端连接处理模块、也通过第二电容接地、电感的另一端连接第九电阻的一端、也通过第三电容接地，所述第九电阻的另一端连接gps单元、也通过第四电容接地。

作为本实用新型再进一步的改进，所述处理模块包括处理芯片，所述处理芯片的第38脚通过第一电阻连接温度传感器的第2端和处理芯片的第37脚，所述处理芯片的第1脚、第2脚、第3脚接地，所述处理芯片的第18脚连接测速器的第1端，处理芯片的第19连接测速器的第3端，所述处理芯片的第11脚连接运算放大器的输出端，处理芯片的第8脚和第9脚连接gps单元，处理芯片的6脚连接天线。

本实用新型还提供一种采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集系统，包括至少一数据中转传输设备、至少一数据分析设备、数据存储设备、云端、监控终端和至少一如上所述的无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体分别与数据中转传输设备、数据分析设备、云端无线连接，数据分析设备分别与数据中转传输设备、数据存储设备、云端无线连接，所述云端与监控终端无线连接。

作为本实用新型的改进，所述监控终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机。

相较于现有技术，本实用新型提供的采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置和系统，其无线釆集装置包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口、天线、至少一用于采集机械设备的温度的温度采集模块、至少一用于采集机械设备相应部位的转速数据的测速模块、至少一用于采集机械设备的压力的压力采集模块、用于采集机械设备的定位信息的定位模块和用于处理温度数据、转速数据、压力数据和定位信息的处理模块，所述处理模块温度数据、转速数据、压力数据和定位信息进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线发送至数据中转传输设备、数据分析设备和/或云端存储，从而避免出现数据分析和储存不及时的状况。

附图说明

图1为本实用新型提供的采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的采集设备温度、转速、压力及定位信息的采集装置的电路原理图。

图3为本实用新型采集设备的数据的处理示意图。

图4为本实用新型提供的采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集系统的网络拓扑图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

请参阅图1、图2和图4，本实用新型提供的采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置包括无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体上设置有电源接口j1、网口j2和天线，所述无线釆集装置本体中设置有主板(图中未示出)，所述主板上设置有处理模块11、至少一温度采集模块12、至少一测速模块13、至少一压力采集模块14和定位模块15，所述温度采集模块12、测速模块13、压力采集模块14、定位模块15和天线均连接处理模块11。

所述天线为一个，主要用于收发数据。所述温度采集模块12、测速模块13、压力采集模块14为多个，用于采集机械设备的各个部位的温度、转速、压力数据，定位模块15采用gps定位技术获取机械设备的定位信息，所述处理模块11用于将温度数据、转速数据、压力数据和定位信息进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线发送至数据中转传输设备2、数据分析设备3和/或云端分析和存储。

本实用新型能实时采集机械设备的相应部位的温度信息、速度信息、压力信息、定位信息等，对于企业生产过程中机械设备的温度变化、转速变化、压力变化、位置变化，能实时无线收集并上传，且也可以随时或有需要时从云端调用分析，确保机械设备可靠运行。

请一继续参阅图2，本实用新型的采集设备的温度、转速、压力及定位信息的釆集装置中，所述温度采集模块12包括温度传感器pt1、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，所述温度传感器pt1采用pt100温度传感器pt1，它是一种可将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。

所述温度传感器pt1的第1端连接电源负极、温度传感器pt1的第2端连接通过第一电阻r1连接处理模块11、温度传感器pt1的第3端通过第三电阻r3连接第二电阻r2的一端和处理模块11，所述第二电阻r2的另一端连接电源正极。

所述测速模块13包括测速器n1，所述测速模块13包括测速器n1，所述测速器n1的第1端和第3端连接所述处理模块11，测速器n1的第2端接地。所述测速器n1采用转速测速器n1，由霍尔传感器、计数器、译码器等构成的测速模块13，欧姆龙编码器等等。

请继续参阅图2，本实用新型的采集设备的温度、转速、压力及定位信息的釆集装置中，所述压力采集模块14包括压力传感器hg1、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和运算放大器a1，所述压力传感器hg1采用hg-100y压力传感器hg1，其可将压力信号转换为电信号，传送距离可达1-3公里，而且可实时显示压力值供工人查看，直接判断设备压力是否正常。

所述压力传感器hg1的第1端连接电源负极、也通过第四电阻r4连接运算放大器a1的正极，压力传感器hg1的第2端连接通过第五电阻r5连接运算放大器a1的正极，压力传感器hg1的第3端通过第六电阻r6连接第八电阻r8的一端，第八电阻r8的另一端连接运算放大器a1的输出端，压力传感器hg1的第3端也通过第七电阻r7连接电源正极和运算放大器a1的电源端，所述运算放大器a1的输出端连接处理模块11。

较佳的，所述压力采集模块14还包括第一电容c1，所述第一电容c1的一端连接第八电阻r8的一端，第一电容c1的另一端连接第八电阻r8的另一端和运算放大器a1的输出端。所述第一电容c1与第八电阻r8并联构成一阶低通滤波器，使运算放大器a1输出更稳定。

所述定位模块15包括gps单元151、电感l1、第九电阻r9、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4，所述电感l1的一端连接处理模块11、也通过第二电容c2接地、电感l1的另一端连接第九电阻r9的一端、也通过第三电容c3接地，所述第九电阻r9的另一端连接gps单元151、也通过第四电容c4接地。所述gps单元151采用型号为at6558的北斗gps定位芯片，其定位精度高，功耗极低。at6558是一款高性能bds/gnss多模卫星导航接收机soc单芯片，芯片上集成射频前端、数字基带处理器、32位的risccpu、电源管理功能等功能。

所述处理模块11包括处理芯片，所述处理芯片的第38脚通过第一电阻r1连接温度传感器pt1的第2端和处理芯片的第37脚，所述处理芯片的第1脚、第2脚、第3脚接地，所述处理芯片的第18脚连接测速器n1的第1端，处理芯片的第19连接测速器n1的第3端，所述处理芯片的第11脚连接运算放大器a1的输出端，处理芯片的第8脚和第9脚连接gps单元151，处理芯片的6脚连接天线。

所述处理芯片采用型号为cc2530的单片机，其内集成为输入多路复用器、调制器，抽取滤波器和解调器等模块，并由外部的时钟模块提供精准的时钟信号，确保数据采集和传输的可靠性。当然本实用新型的无线釆集装置也可以采用相它相似功能的处理芯片，本实用新型对此不作限制。

请参阅图3，本实用新型的采集设备的温度、转速、压力及定位信息的釆集装置通过pt100温度传感器pt1采集机械设备监测部分的原始温度数据、通过转速测速器n1采集机械设备监测部分的原始转速数据、通过hg-100y压力传感器hg1采集机械设备监测部分的原始压力数据，通过gps单元151获取设备的定位信息，然后由处理模块11将原始温度数据、原始转速数据、原始压力数据、定位信息进行调制、解调、滤波、压缩、加密通过天线y1发送至数据中转传输设备22、数据分析设备33和/或云端进行分析和存储。

其中，cc2530芯片具有3fc压缩功能，在压缩时使用3次基于不动点迭代对数据进行压缩，在加密时可采用3ske加密，此加密使用3对对称密钥，然后用每对密钥对数据进行3次加密，形成块加密数据。调制、解调、滤波、压缩、加密等数据处理是cc2530芯片固化的功能，其数据处理也为现有技术，此处不作详述。

无线釆集系统在上电时，先初始化系统，之后判断温度传感器pt1、测速器n1、压力传感器hg1是否连接，同时初始化定位模块15，在检测温度传感器pt1、测速器n1、压力传感器hg1均连接时先初始化温度传感器pt1、测速器n1、压力传感器hg1，再获取温度传感器pt1、测速器n1、压力传感器hg1测量和收集原始温度数据、原始转速数据、原始压力数据，同时获取定位数据，在再数据中添加识别码，之后再将这些数据分别加密和压缩，将便可将数据发送出去。其中，识别码可以是该命令无线釆集系统的ip数据。

基于上述的采集设备温度、转速、压力及定位信息的釆集装置，请参阅图4，本实用新型还提供一种无线釆集系统，其包括至少一数据中转传输设备2、至少一数据分析设备3、数据存储设备4、云端、监控终端和至少一无线釆集装置本体，所述无线釆集装置本体分别与数据中转传输设备2、数据分析设备3、云端无线连接，数据分析设备3分别与数据中转传输设备2、数据存储设备4、云端无线连接，所述云端与监控终端无线连接。

本实施例中，所述监控终端包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和/或手机，所述机械设备为橡胶生产设备。

所述无线釆集装置主要连接机械设备，每个无线釆集装置都有自己的身份代码，代表它是收集什么信息，如温度、转速、压力、定位、工况及自身的工作状态等信息，它们的身份号码永远不会重叠，但它们的工作信息是可以互通和交流，可以发送信息给数据中转传输设备2和数据分析设备3。无线釆集装置还有自己的定位模块15，一旦安装在某位置开始工作，未经系统认可，人为移动超出合理范围它都会报警。

无线釆集装置还有自身保护功能，它不但能自测自己的工作状况，如工作是否超负荷，工作环境是否太恶劣压力过高，还能发出保护信号，当人为破坏或其他人原因导致其不能正常工作，它会发出求救信号或者通过邻近的无线釆集装置帮忙发出求救信息。

无线釆集装置采用组播方式单播方式与数据中转传输设备2和数据分析设备3发送心跳信息，可以利用三角形定位，经过大家信号的接收时间来计算出距离范围，同时也感应对方的存在。

数据中转传输设备2主要作用是起到承上启下的传输作用。当数据中转传输设备2接收到无线釆集装置传来的信息，它会自己分析是那个无线釆集装置发来的压力数据，然后会主动挑起无线釆集装置未能发送信息到数据分析设备3、数据存储设备4的任务，及时向数据分析设备3、数据存储设备4发送由无线釆集装置集到的信息。数据中转传输设备2自己除了完成范围内的传输任务，还能帮助自己的兄弟(即无线釆集装置)，它们能互补开展工作。数据中转传输设备2同样也具备自身保护装置，能及时发送求救信息。数据中转传输设备2能同时发送信息给数据分析设备3、数据存储设备4。

数据中转传输设备2之间是采用组播方式发送心跳信息给大家。当某一个数据中转传输设备2崩溃后，其它和它联系的数据中转传输设备2们会发现收不到它的心跳信息，在它崩溃前已经知道有多少无线釆集装置和它联系，在这个数据中转传输设备2崩溃后其他数据中转传输设备2们会直接和有关的无线釆集装置们联系连接，然后接管他们。

数据分析设备3的主要作用是把无线釆集装置和数据中转传输设备2发来的信息做综合的智能分析，筛选出有价值的数据进行保存、压缩、加密、分块上传到数据存储设备4作永久保存。数据分析设备3之间是可以互相沟通交流。同样数据分析设备3同样具备自身保护功能，能及时发出求救信息。

数据存储设备4的主要作用是把无线釆集装置、数据中转传输设备2、数据分析设备3所发来的信息进行处理和储存，并通过或者人造卫星上传到云端，通过云端做永久保存，并随时根据需求调用数据。数据存储设备4每个企业配置一至若干台，但它们是互相可以沟通交流，储存的数据是相同的。数据存储设备4同样具备定位和自身保护功能，当环境变化或者人为破坏，它会及时发出求救信息，以获取保护。数据存储设备4所接受到所有信息，它会智能分析，筛选出有价值的数据进行压缩、加密、分块、储存并通过人造卫星上传到云端作永久保存。定位模块15则能实时准确反应出设备所在的区域，可以精确到百米以内，可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗。

云端主要用于对无线釆集装置、数据分析设备3和数据存储设备4发送的数据进行分析和存储，并将处理结果发送给监控终端进行监控，由监控终端实时监制相关设备的状态信息，当分析设备状态数据异常时，云端将告警信息发送给监控终端，便于监控终端用户及时调整机械设备的相关参数。

本实用新型的无线釆集系统的无线传输方式采用ieee802.15.4来完成信息的传输；通过无线wifi802.11.x或北斗卫星(人造卫星gprs)来完成实时加密数据上传到云端。

所述数据中转传输设备2、数据分析设备3、数据存储设备4均具有与无线釆集装置功能相同的数据处理模块11，均具有数据压缩功能，所有信息都会经过压缩才发送出去，确保证使用最少流量。

同时，无线釆集装置、数据中转传输设备2、数据分析设备3均具有加密功能，采用3ske加密，此加密使用3对对称密钥。然后用每对密钥对数据进行3次加密，形成块加密数据。3对对称密钥是由数据存储设备4提供给无线釆集装置，每过一段时间数据存储设备4会随时更新和提供3对新的对称密钥无线釆集装置会分配密钥给数据中转传输设备2和数据分析设备3。

本实施例中，所述无线釆集装置具有一个天线y1，所述数据中转传输设备2和数据分析设备3具有至少两根天线。

综上所述，本实用新型可以在一台机械设备上可以安装多个测温器、多个测速器、多个压力传感器，及时反应机械设备不同部位的温度变化、转速转化、压力变化，全面实时监控生产设备的工况，同时通过gps单元获取机械设备的定位信息，从而云端可以判断机械设备的位置变化。只要机械设备进入工作状态中，就能实时检测到温度、转速、压力数据和位置信息，检测的时间可以控制到0.1秒，且可以不间断测量，实现实时测量。

本实用新型的无线釆集系统，只要机械设备进入工作状态中，数据就会不断收集及传输，为企业提供有效科学的管理，只要机械设备进入工作状态中，所有数据都是自运收集及传输，不存在人为的干忧及更改。本实用新型只要机械设备进入工作状态中，就能实时检测到温度、转速和压力，检测的温度、转速和压力可以控制误差为正负1℃、正负0.5mpa，并且所有数据都能自动收集，当庞大的数据经过信息釆集器后会自己清除无用或相同数据，保留有用数据并上传到中心处理器储存。定位模块则能实时准确反应出设备所在的区域，可以精确到十米以内，可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗，并且精确的定位方便维修抢险工作及时展开。此外还可以有效监控到设备是否被人为移动，是否发生设备被盗的情况，能把信息收集处理并通过无线系统发送到中心处理装置。

同时，本实用新型的无线釆集系统通过北斗卫星(人造卫星gprs)和ieee802.15.4来完成定位，无线釆集装置、数据中转传输设备和数据分析设备是通过三态三角(三态绞合)测量原理来完成定位，定位方法是通过从已知点数据存储设备、数据中转传输设备和数据分析设备形成三角形，之后由数据中转传输设备和无线釆集装置们形成多个三角形来确定无线釆集装置们的距离和位置。

本实用新型通过在机械设备中增加安装温度探测器、转速探测器、压力探测器，可以单个也可以多个，当温度探测器、转速探测器、压力探测器收到机械设备运转过程中产生的温度变化数据、转速变化数据、压力变化数据，会实时传输到系统处理器，处理系统会自动分析数据，无用或重叠的数据将会自动清理，有用的数据将会自动分析上传储存。全程釆用无线wifi来完成，能及时反应机械设备运作过程的工作状态，判断是否正常，能提前预告机械设备的故障发生及部位。当釆集信号是模拟信息装置会自己分析转为本系统协议语言，经加密(解密)上传储存云空间，对无效信息可以自动册除。

当温度、转速、压力任意数据发生异常变化时，它会自动发出报警信号，通知企业主管领导进行监督和调整。温度、转速、压力过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏。如因为温度过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏，甚至造成火灾等隐患。如压力过高或过低都不利于工作，会影响生产效率，严重的会导致设备损坏，甚至造成爆炸等隐患，本实用新型通过实时获取这些数据，当机械设备工作异常时，进行报警确保机械设备可靠工作。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。