机电设备监控系统及物联网主机的制作方法

1.本实用新型涉及智能物联系统技术领域，尤其涉及一种机电设备监控系统及物联网主机。


背景技术：

2.工业物联网是将各种环境参量、机电设备状态、传感器、执行器及其他智能控制仪器仪表等设备连接起来，通过泛在物联网进行联通。目前，工业物联网不仅实现设备的互联，还能够通过物联平台实现对数据进行统计、分析、预判及决策功能，融合人工智能、大数据等智能化信息技术，从而对整个生产过程进行自动化、智能化、智慧化的管控，提升整体运营效率，降低运营成本和资源消耗，最终实现工业生产智能化的转变。在工业物联网技术飞速发展的背景下，诸如智慧城市、智慧地铁、智慧高铁客站等设计理念应运而生，融入工业物联网的机电设备与参量将朝着数据繁杂、体量庞大、专业度高的方向发展，如何解决有效减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖等问题，将变得尤其重要。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供一种机电设备监控系统及物联网主机，旨在解决现有的技术中如何解决有效减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了一种机电设备监控系统，其特征在于，所述机电设备监控系统包括：
5.中央处理模块、数据缓冲模块、接口采集模块以及通信模块，所述数据缓冲模块分别与所述接口采集模块、所述中央处理模块和所述通信模块连接，所述中央处理模块与所述通信模块连接；
6.所述接口采集模块，用于采集机电设备的数据信息，并将所述数据信息发送给所述数据缓冲模块；
7.所述数据缓冲模块，用于实时存储所述数据信息，并将所述数据信息发送给所述中央处理模块和所述通信模块；
8.所述中央处理模块，用于将所述数据信息生成控制信息，并将所述控制信息发送给通信模块；
9.所述通信模块，用于将所述数据信息和所述控制信息发送给远程中心平台。
10.可选的，所述机电设备监控系统还包括：电源管理模块；
11.所述电源管理模块分别与所述中央处理模块、所述数据缓冲模块、所述接口采集模块以及所述通信模块连接。
12.可选的，所述电源管理模块包括：供应单元以及监测单元；
13.所述供应单元的输入端与供电电源连接，所述供应单元的输出端分别与所述监测单元的输入端、所述中央处理模块、所述数据缓冲模块、所述接口采集模块以及所述通信模
块连接；
14.所述监测单元的输出端分别与所述中央处理模块、所述数据缓冲模块、所述接口采集模块以及所述通信模块连接。
15.可选的，所述机电设备监控系统还包括：冗余管理模块，所述冗余管理模块分别与所述接口采集模块、所述中央处理模块以及所述电源管理模块连接；
16.所述冗余管理模块，用于对所述接口采集模块、所述中央处理模块以及所述电源管理模块进行监测。
17.可选的，所述冗余管理模块包括：进程单元、进线单元、服务单元、日志单元、同步单元以及切换单元；
18.所述进程单元的输入端、所述进线单元的输入端以及所述服务单元的输入端分别与所述电源管理模块、所述中央处理模块连接，所述进程单元的输出端、所述进线单元的输出端以及所述服务单元的输出端分别与所述日志单元的输入端以及所述同步单元的输入端连接，所述日志单元的输出端、同步单元的输出端分别与所述切换单元的输入端连接，所述切换单元的输出端分别与所述电源管理模块、所述中央处理模块以及所述接口采集单元连接。
19.可选的，所述接口采集模块包括modbus rtu、tcp、udp、bacnet、can、profibus、m
‑
bus、lora以及zigbee至少一种通信协议。
20.可选的，所述数据缓冲模块包括双端口ram和总线监控模块；
21.所述双端口ram的输入端与所述接口采集模块连接，所述双端口ram的输出端分别与所述中央处理模块和所述通信模块连接；
22.所述总线监控模块的第一输入端与所述接口采集模块连接，所述总线监控模块的第二输入端分别与所述中央处理模块连接，所述总线监控模块的输出端与所述双端口ram连接。
23.可选的，所述中央处理模块包括：分类单元、分析单元、统计单元、判别单元、校正单元、存储单元、调整单元以及决策单元；
24.所述分类单元的输入端、所述分析单元的输入端、所述统计单元的输入端、所述判别单元的输入端、所述校正单元的输入端以及存储单元的输入端分别与所述数据缓冲模块连接；所述分类单元的输出端、所述分析单元的输出端、所述统计单元的输出端、所述判别单元的输出端、所述校正单元的输出端以及存储单元的输出端分别与所述调整单元的输入端、所述决策单元的输入端连接，所述调整单元的输出端以及所述决策单元的输出端分别与所述数据缓冲模块、所述通信模块连接。
25.可选的，所述通信模块包括：接收单元、推送单元、cov发送单元、轮询单元、配置单元、上传单元以及下载单元；
26.所述配置单元的输入端、所述上传单元的输入端以及所述下载单元的输入端分别与所述中央处理模块和所述数据缓存模块连接，所述配置单元的输出端、所述上传单元的输出端以及所述下载单元的输出端分别与所述接收单元的输入端、所述推送单元的输入端、所述cov发送单元的输入端、所述轮询单元的输入端连接，所述接收单元的输出端、所述推送单元的输出端、所述cov发送单元的输出端、所述轮询单元的输出端分别与所述远程中心配套连接。
27.此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种物联网主机，所述物联网主机包含如上文所述的机电设备监控系统。
28.本实用新型提出一种机电设备监控系统及物联网主机，所述机电设备监控系统包括：中央处理模块、数据缓冲模块、接口采集模块以及通信模块，数据缓冲模块分别与接口采集模块、中央处理模块和通信模块连接，中央处理模块与通信模块连接；接口采集模块，用于采集机电设备的数据信息，并将数据信息发送给数据缓冲模块；数据缓冲模块，用于实时存储所述数据信息，并将数据信息发送给中央处理模块和通信模块；中央处理模块，用于将数据信息生成控制信息，并将控制信息发送给通信模块；通信模块，用于将数据信息和控制信息发送给远程中心平台。上述系统通过接口采集模块采集机电设备的数据信息，进而由中央处理单元对采集的数据数据进行处理，生成控制数据，无需远程中心平台的参与即做出决策，有效减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
30.图1为本实用新型机电设备监控系统及物联网主机第一实施例的结构示意图；
31.图2为本实用新型机电设备监控系统及物联网主机第二实施例的结构示意图；
32.图3为本实用新型机电设备监控系统及物联网主机一实施例的原理框图；
33.图4为本实用新型机电设备监控系统及物联网主机第三实施例的结构示意图。
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100中央处理模块200数据缓冲模块300接口采集模块400通信模块500冗余管理模块600电源管理601供应单元602监测单元501进程单元502进线单元503服务单元504日志单元505同步单元506切换单元201双端口ram202总线监控模块101分类单元102分析单103统计单元104判别单元105判别单元106存储单元107调整单元108决策单元401接收单元402推送单元403cov发送单元404轮询单元405配置单元406上传单元
407下载单元
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具体实施方式
37.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
41.值得注意的是，在本实用新型的实际应用中，不可避免的会应用到软件程序，但申请人在此声明，该技术方案在具体实施时所应用的软件程序皆为现有技术，在本技术中，不涉及到软件程序的更改及保护，只是对为实现实用新型目的而设计的硬件架构的保护。
42.本实用新型提出一种机电设备监控系统，参考图1，图1为本实用新型机电设备监控系统第一实施例的结构示意图。
43.所述机电设备监控系统包括：中央处理模块100、数据缓冲模块200、接口采集模块300以及通信模块400，所述数据缓冲模块200分别与所述接口采集模块300、所述中央处理模块100和所述通信模块400连接，所述中央处理模块100与所述通信模块400连接。
44.所述接口采集模块300，用于采集机电设备的数据信息，并将所述数据信息发送给所述数据缓冲模块200。
45.在具体实施过程中，所述接口采集模块300包括modbus rtu、tcp、udp、bacnet、can、profibus、m
‑
bus、lora以及zigbee至少一种通信协议。
46.可以理解的是，接口采集模块300支持多种协议总线，包括modbus rtu、tcp、udp、bacnet、can、profibus、m
‑
bus、lora、zigbee等通讯协议，本实施例对此不作限制，实现工业物联网领域各类型接口采集单元的选配。同一接口采集单元下的多接口通信程序采用多线程处理，可根数据对象的时延敏感程序划分优先级，设置不同的数据接口通信频率。
47.需要说明的是，机电设备的数据信息可以为读取现场机电设备、传感、视频等信息，通过接口采集模块300采集各类传感器、执行器、其他智能仪器仪表及视频图像信息，得到数据信息，然后将数据信息发送给数据缓冲模块200。
48.所述数据缓冲模块200，用于实时存储所述数据信息，并将所述数据信息发送给所述中央处理模块100和所述通信模块400。
49.在具体实施过程中，接口采集模块300、数据缓冲模块200、中央处理模块100相互独立设置，采用多微控制单元设计思路，提高数据实时性和处理的高效性。
50.易于理解的是，数据缓冲单元基于双端口ram及总线控制模块，在具有实施过程中可以用总线仲裁总线控制模块，本实施例对此不作限制，表示获取接口采集模块300发送的数据信息，并实时数据存储至数据缓冲模块200，减少微控制单元的负载率，进一步提高数据传输与处理的实时性，然后将数据信息反馈给中央处理模块100和通信模块400，从而实现中央处理模块100与接口采集模块300的数据缓冲。
51.所述中央处理模块100，用于将所述数据信息生成控制信息，并将所述控制信息发送给通信模块400。
52.需要说明的是，中央处理模块100自数据缓冲模块200获取数据信息并进行就地分析，根据预设的分析算法对数据进行分类、分析、统计、判别、校正、存储，并由系统做出执行器或机电设备的运行策略调整，实行动态控制，生成控制数据，实现无需远程中心平台的参与即做出边缘计算与决策调度。
53.所述通信模块400，用于将所述数据信息和所述控制信息发送给远程中心平台。
54.可以理解的是，通信模块400支持双总线结构，其中，数据信息和控制信息可以通过远程配置、下载、上传功能传输到通信模块400，通过预设的分析算法、接口采集规约从设备通讯地址、寄存器地址实现的，在将数据信息和控制信息通过轮询、cov发送、主动定点定时发送跟远端中心平台，包括控制指令接收、控制指令的发送、数据信息发送、参数整定等事件信息，本实施例对此不作限制。
55.本实用新型通过上述系统，在采集机电设备的数据信息实时数据存储至数据缓冲模块200，中央处理模块100对数据信息进行本地分析与处理，基于预设控制策略执行控制指令的下发，对现场设备进行就地闭环控制，无需远程中心平台参与决策，实现边缘计算与控制，有效减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖。
56.基于本实用新型的第一实施例，提出本实用新型机电设备监控系统第二实施例，参考图2，图2为本实用新型机电设备监控系统第二实施例的结构示意图。
57.所述机电设备监控系统还包括：电源管理模块600。
58.所述电源管理模块600分别与所述中央处理模块100、所述数据缓冲模块200、所述接口采集模块300以及所述通信模块400连接。
59.需要说明的是，电源管理模块600主要是对中央处理模块100、数据缓冲模块200、接口采集模块300以及通信模块400进行供电，并对其个模块的电源供应状态和电源质量进行监测。
60.所述机电设备监控系统还包括：冗余管理模块500，所述冗余管理模块500分别与所述接口采集模块300、所述中央处理模块100以及所述电源管理模块600连接；
61.所述冗余管理模块500，用于对所述接口采集模块300、所述中央处理模块100以及所述电源管理模块600进行监测。
62.易于理解的是，冗余管理模块500对接口采集模块300、中央处理模块100以及电源管理模块600内容执行的进程、线程及其他软件服务进行监测，形成运营事件日志。并且通过电源管理模块600与冗余管理模块500可实现对冗余管理模块500的电源供应与监控。冗余管理模块500用于对两套物联网主机间的冗余管理，实现热备切换功能，在物联网主机出
现异常事件时，由冗余物联主机发送ram数据备份和重启指令，实现物联网主机的自诊断，待主用设备恢复后，备用机将控制权交由主用机，并执行数据同步操作。
63.需要说明的是，如图3为本实施例的原理框图，包括：中央处理模块100、数据缓冲模块200、接口采集模块300、通信模块400、冗余管理模块500以及电源管理模块600，其中，中央处理模块包括：分类、分析、统计、判别、校正、存储、调整以及决策，数据缓冲模块包括：端口ram和总线仲裁，接口采集模块包括：modbus rtu、tcp、udp、bacnet、can、profibus、m
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bus、lora以及zigbee，通信模块包括：接收、推送、cov、轮询、配置、上传以及下载，冗余管理模块包括：进程、进线、服务、日志、同步以及切换，电源管理模块包括：供应以及监测，通过该原理框图实现数据信息的传输。机电设备监控系统上述模块硬件组成单元可选配设置，支持多协议总线的接口采集单元，并且各模块均采用插接模式，可选配。
64.本实用新型通过上述系统，在采集机电设备的数据信息实时数据存储至数据缓冲模块200，中央处理模块对数据信息进行本地分析与处理，基于预设控制策略执行控制指令的下发，对现场设备进行就地闭环控制，无需远程中心平台参与决策，实现边缘计算与控制，远程中心平台可使用通信模块400提取结果性数据，同时冗余管理模块500以实现两台双机间的热备，电源管理模块600对上述系统的电源质量进行监测，从而有效减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖，有效提高减轻远程中心平台对服务器、存储器处理运算能力的过度依赖的准确性。
65.基于本实用新型的第一实施例，提出本实用新型机电设备监控系统第三实施例，参考图4，图4为本实用新型机电设备监控系统第三实施例的结构示意图。
66.所述电源管理模块600包括：供应单元601以及监测单元602；
67.所述供应单元601的输入端与供电电源连接，所述供应单元601的输出端分别与所述监测单元602的输入端、所述中央处理模块100、所述数据缓冲模块200、所述接口采集模块300以及所述通信模块400连接；
68.所述监测单元602的输出端分别与所述中央处理模块100、所述数据缓冲模块200、所述接口采集模块300以及所述通信模块400连接。
69.易于理解的是，通过电源管理模块600的供应单元601和监测单元602实现对系统的电源供应状态进行供应和监测。
70.所述冗余管理模块500包括：进程单元501、进线单元502、服务单元503、日志单元504、同步单元505以及切换单元506；
71.所述进程单元501的输入端、所述进线单元502的输入端以及所述服务单元503的输入端分别与所述电源管理模块600和所述中央处理模块连接100，所述进程单元501的输出端、所述进线单元502的输出端以及所述服务单元503的输出端分别与所述日志单元504的输入端、同步单元505的输入端连接，所述日志单元504的输出端以及所述同步单元505的输出端分别与所述切换单元506的输入端连接，所述切换单元506的输出端分别与所述电源管理模块600、所述中央处理模块100以及所述接口采集单元300连接。
72.可以解的是，电源管理模块600为冗余管理模块500提供电源，然后冗余管理模块500对中央处理模块100内容执行的进程、线程及其他软件服务通过进程单元501、进线单元502以及服务单元503，进行监测，并对其电源供应状态进行监测，然后通过日志单元504和同步单元505形成运营事件日志，发送给切换单元506，由于，冗余管理单元用于对两套物联
网主机间的冗余管理，实现热备切换功能。因此，物联网主机出现异常事件时，由冗余物联网主机发送ram数据备份和重启指令，实现物联网主机的自诊断，待主用设备恢复后，备用机将控制权交由主用机，并执行数据同步操作。
73.所述数据缓冲模块200包括双端口ram 201和总线监控模块202；
74.所述双端口ram 201的输入端与所述接口采集模块300连接，所述双端口ram 201的输出端分别与所述中央处理模块100和所述通信模块400连接；
75.所述总线监控模块202的第一输入端与所述接口采集模块300连接，所述总线监控模块202的第二输入端分别与所述中央处理模块100连接，所述总线监控模块202的输出端与所述双端口ram 201连接。
76.需要说明的是，数据缓冲模块200通过双端口ram及总线仲裁技术，从而实现中央处理模块100、接口采集模块300的数据缓冲，并且通过数据缓冲模块200与通信模块500的连接，实现原始数据信息直接通过通信模块500反馈给远程中心平台。
77.所述中央处理模块100包括：分类单元101、分析单元102、统计单元103、判别单元104、校正单元105、存储单元106、调整单元107以及决策单元108；
78.所述分类单元101的输入端、所述分析单元102的输入端、所述统计单元103的输入端、所述判别单元104的输入端、所述校正单元105的输入端以及所述存储单元106的输入端分别与所述数据缓冲模块200连接；所述分类单元101的输出端、所述分析单元102的输出端、所述统计单元103的输出端、所述判别单元104的输出端、所述校正单元105的输出端以及所述存储单元106的输出端分别与所述调整单元107的输入端、所述决策单元108的输入端连接，所述调整单元107的输出端以及所述决策单元108的输出端分别与所述数据缓冲模块200和所述通信模块400连接。
79.易于理解的是，中央处理模块100按预设的算法根据分类单元101、分析单元102、统计单元103、判别单元104、校正单元105以及存储单元106对数据进行分类、分析、统计、判别、校正以及存储，并反馈给调整单元107以及决策单元108，根据调整单元107以及决策单元108的运营策略调整包括启停或启闭、幅度或频率调整、时间调整、pid算法参量调整、阈值调整发送给数据缓冲模块200和通信模块400，而无需远程中心平台的参与即做出决策。因此，由中央处理模块100对采集的数据进行处理，快速做出预判与决策，并进行运营策略调整。
80.所述通信模块400包括：接收单元401、推送单元402、cov发送单元403、轮询单元404、配置单元405、上传单元406以及下载单元407；
81.所述配置单元405的输入端、所述上传单元406的输入端以及所述下载单元407的输入端分别与所述中央处理模块100和所述数据缓存模块200连接，所述配置单元405的输出端、所述上传单元406的输出端以及下载单元407的输出端分别与所述接收单元401的输入端、所述推送单元402的输入端、所述cov发送单元403的输入端、所述轮询单元404的输入端连接，所述接收单元401的输出端、所述推送单元402的输出端、所述cov发送单元403的输出端、所述轮询单元404的输出端分别与远程中心平台连接。
82.需要说明的是，通信模块400支持双总线结构，与远端中心平台的通信支持轮询、cov发送、主动定点定时发送，包括控制指令接收、控制指令的发送、数据发送、参数整定等事件信息。向远端中心平台开放远程配置功能，通过预设的分析算法、接口采集规约从中央
处理模块100和数据缓存模块200根据接收单元401、推送单元402、cov发送单元403以及轮询单元404均可实现远程配置、下载、上传功能。
83.此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种物联网主机，所述物联网主机包含如上文所述的机电设备监控系统。
84.由于本卡车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
85.应当理解的是，以上仅为举例说明，对本实用新型的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本实用新型对此不做限制。
86.需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本实用新型的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
87.另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例所提供的机电设备监控系统及物联网主机，此处不再赘述。
88.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
89.上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
90.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。