一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统，包括数据采集单元、数据传输单元、应用服务单元。数据采集单元以间歇式方式采集设备状态信息，并将采集的设备状态信息打包通过所述数据传输单元发送到所述应用服务单元，应用服务单元将接收到的设备状态信息进行数据解析，根据预先在所述应用服务单元中设定的规则对所解析的设备状态信息进行报警、归档、分析及预测处理，同时具备当设备状态出现异常时，辅助用户进行维修决策的功能。本发明专利技术旨在减少智能工厂中巡检人员工作量、避免人为因素产生错误信息、提高巡检质量、加强巡检数据管理、通过智能巡检对设备总体健康状态进行综合评价与预测，从而达到智能工厂减员增效的目的。

A factory intelligent inspection system based on LoRa Technology

The invention discloses a factory intelligent inspection system based on LoRa technology, which includes data acquisition unit, data transmission unit and application service unit. The data acquisition unit with intermittent acquisition device state information and device status information collection package application service unit through the data transmission unit is sent to the application service unit equipment status information received by the data analysis, according to the advance in the application of the service unit set rules to parse the equipment state information, alarm, archiving, analysis and forecast, at the same time with the state when the device is abnormal, help users make maintenance decision function. The invention aims to reduce the workload, the smart factory inspection personnel to avoid man-made error information, improve the inspection quality, strengthen inspection data management, a comprehensive evaluation of the overall equipment health status through intelligent inspection and prediction, so as to achieve the purpose of increasing the effect of intelligent plant attrition.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统
本专利技术涉及设备运行状态监测
和物联网通信
，尤其涉及一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统。
技术介绍
工厂设备种类繁多、数量庞大，在空间分布上呈现点、线、面的特点。为了保障设备安全、稳定、可靠地运行，需要对现场设备进行定期或不定期的巡检。目前，大部分工厂仍采用以手写纸记为主要特征的传统设备巡检方式，人员是否到达现场难以准确掌握、巡检主观随意性大，巡检质量得不到有效保证，因此导致的设备故障频发。随着产业的发展，一部分工厂开始采取信息化的手段加强设备巡检管理，采用WIFI定位以及传输技术，进行设备巡检责任人到位监督和现场环境参数的实时采集。设备巡检责任人通过携带巡检终端到达指定地点后，对定位范围内的设备进行巡检，巡检终端通过设备上的RFID标签或二维码标签进行辨识，获取设备的详细信息并由巡检人员输入对应设备的运行状态信息。虽然巡检终端的出现，能够在一定程度上有助于实现水泥工厂设备巡检规范化、能对巡检人员的工作情况进行准确、客观的记录，但终究还是一种人为过程，不可避免的产生错误数据，并且WIFI信号不稳定、巡检终端功耗高、设备标签容易损坏、部署智能巡检系统价格昂贵、现有工厂线路改造困难等等问题一直无法得到很好的解决。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统，具体包括数据采集单元、数据传输单元和应用服务单元；所述数据采集单元用于采集设备状态信息，并定时将所采集的设备状态信息打包发送到数据传输单元。设备状态信息指工厂生产线中所涉及的设备运行状态，例如：电机的温度、振动、起停、电流等信息，阀门的开度信息，烟气的温度、流速、压力、气体含量等信息，这些设备状态信息通过相应的传感模块直接采集。所述数据传输单元为数据采集单元和应用服务单元之间建立数据传输通道，将数据采集单元所需要发送的数据传输到应用服务单元。所述应用服务单元用于设备的管理、网络连接的管理、传输数据的管理、数据采集的使能管理、业务功能的部署、关联性信息的智能分析和可视化显示，应用服务单元包括综合管理平台、报警管理模块、数据归档模块、数据分析模块和可视化终端等部分，具体功能如下：1、所述综合管理平台用于管理所述数据传输单元和数据采集单元的工作状态，具体包括对所述MCU主控单元和LoRa通信模组的管理；2、所述报警管理模块预设设备正常状态信息规则，对于接收到不符合规则的信息自动生成警告等级、警告类型、警告内容以及警告位置，并通过OPC(OLEforProcessControl,用于过程控制的OLE)通讯协议将相关警告消息发送至工厂DCS(分布式控制系统的英文缩写，全英文名是DistributedControlSystem)控制系统，由工厂相关岗位人员及时通知设备巡检人员以采取相关维护措施；3、所述数据归档模块用于对所有采集数据的归档处理；数据归档模块主要用于对所有设备状态信息按工厂要求的格式进行统一归档，为所述数据分析模块提供数据来源，也为后期的数据查阅奠定基础；4、所述数据分析模块运用数据处理技术，对归档的数据进行关联性分析，以报表化、图形化的展现形式进行关键指标对比，并对设备的总体健康状态进行综合评价与预测；同时还具备当设备状态出现异常时，辅助用户进行维修决策的功能，从而达到提前防范设备故障，避免设备的安全隐患的目标；5、所述可视化终端用于满足可视化方面的需求，包括系统综合设置(综合设置指系统的常规设置，比如说用户名密码、语言切换、报警规则、数据归档时间等等设置)、数据显示、信息查询、网络维护、报警提醒、维修决策的录入归档。所述数据采集单元包括用以采集设备状态信息的各类传感模块，各类传感模块包括：采集温度信息的温度传感模块、采集振动信息的振动传感模块、采集压力信息的压力传感模块以及工厂生产过程中所需用到的采集其他信息相应的传感模块。所述数据传输单元包括MCU主控单元、LoRa通信模组和LoRa通信基站。所述MCU主控单元与所述LoRa通讯模组及采集设备状态信息的传感模块相连接，所述LoRa通信基站用于建立所述LoRa通信模组与所述应用服务单元之间的通信连接。所述数据采集单元和数据传输单元通过太阳能电池板加蓄电池方式供电，或者采用工厂不间断电源供电。所述综合管理平台用于管理所述数据传输单元和数据采集单元的工作状态，包括对所述MCU主控单元和LoRa通信模组的管理，具体包括：综合管理平台通过LoRa通信基站与LoRa通信模组对MCU主控单元发送控制指令，包括设备状态信息采集时间以及采集时长的设置指令，综合管理平台还对LoRa通信模组进行控制，在LoRa通信模组不需要工作时使其进入休眠状态，从而降低所述LoRa通讯模组的综合功耗。系统采用间歇式工作方式，按工厂要求的设备巡检频率来设定时间间隔，在不需要采集设备状态信息时，所述MCU主控单元处于低功耗状态，所述LoRa通信模组处于休眠状态，所述各类传感模块处于关闭状态；在需要采集设备状态信息时，所述综合管理平台首先唤醒LoRa通信模组，之后再经由LoRa通信模组唤醒MCU主控单元，MCU主控单元操作各类传感模块接通电源，各类传感模块接通电源后开始进行采集数据。所述数据分析模块对设备状态信息进行常规分析和非常规分析：常规分析是设备状态信息反馈正常时对设备的总体健康状态进行综合评价与预测；非常规分析指当常规分析出现异常征兆且工厂不方便停产时，对设备采取临时密切监测。一次完整的巡检过程中，本专利技术系统执行如下步骤：步骤1：综合管理平台根据用户制定的规则定时通过LoRa通信基站唤醒指定的LoRa通信模组；步骤2：综合管理平台通过LoRa通信模组向MCU主控单元发送数据采集指令；步骤3：MCU主控单元操作与其连接的传感模块接通电源，开始进行数据采集；步骤4：完成单次采集数据后，数据传输单元将采集的数据打包发送到应用服务单元；步骤5：应用服务单元将所接收的数据进行解析，通过报警管理模块预设的规则判断数据是否处于正常区间，如果是，则通过数据分析模块结合之前归档的相关数据进行常规分析，如果分析结果正常，则将此次数据直接进行归档；如果不在正常区间或常规性分析不正常，则将该报警信息通过OPC通讯协议发送到工厂DCS控制系统，由相关岗位人员通知设备巡检人员；步骤6：设备巡检人员根据常规性分析结果结合现场实际情况对设备状态进行判断，如果判断设备状态异常，则对设备进行维修处理，当判断的异常因素并不足以让工厂停产检修(比如，轴承温度到达60℃时就需要密切关注这个温度了，但这个时候可以不停产，继续生产，但当温度持续升高到70℃，就需要停产检查了)，此时通过数据分析模块进入非常规分析模式，将该条数据信息会同处理结果一同进行归档；如果判断设备状态正常，则将此次数据以及报警信息一同进行归档；步骤7：将步骤5和步骤6中需要归档的数据通过数据归档模块进行归档处理。本专利技术具有以下有益效果：1、使用LoRa技术，功耗低、成本低、容量大、传输距离远、可扩展性强、可变更性强、抗干扰能力强、易于建设和部署；2、各类传感模块以及LoRa无线传输组件的工作方式均为间歇式，再次降低了本专利技术方法的综合功耗；3、LoRa芯片本身传输数据的距离较远，故无需部署很多的基站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统，其特征在于，包括数据采集单元、数据传输单元和应用服务单元；所述数据采集单元用于采集设备状态信息，并定时将所采集的设备状态信息打包发送到数据传输单元；所述数据传输单元为数据采集单元和应用服务单元之间建立数据传输通道，将数据采集单元所需要发送的数据传输到应用服务单元；所述应用服务单元包括综合管理平台、报警管理模块、数据归档模块、数据分析模块和可视化终端。

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的工厂智能巡检系统，其特征在于，包括数据采集单元、数据传输单元和应用服务单元；所述数据采集单元用于采集设备状态信息，并定时将所采集的设备状态信息打包发送到数据传输单元；所述数据传输单元为数据采集单元和应用服务单元之间建立数据传输通道，将数据采集单元所需要发送的数据传输到应用服务单元；所述应用服务单元包括综合管理平台、报警管理模块、数据归档模块、数据分析模块和可视化终端。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元包括用以采集设备状态信息的各类传感模块，各类传感模块包括采集温度信息的温度传感模块、采集振动信息的振动传感模块和采集压力信息的压力传感模块。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据传输单元包括MCU主控单元、LoRa通信模组和LoRa通信基站；所述MCU主控单元与所述LoRa通讯模组及所述各类传感模块连接，所述LoRa通信基站用于建立所述LoRa通信模组与所述应用服务单元之间的通信连接。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述综合管理平台用于管理所述数据传输单元和数据采集单元的工作状态，包括对所述MCU主控单元和LoRa通信模组的管理；所述报警管理模块预设设备正常状态信息规则，对于接收到不符合规则的信息自动生成警告等级、警告类型、警告内容以及警告位置，并通过OPC通讯协议将相关警告消息发送至工厂DCS控制系统，由相关岗位人员及时通知设备巡检人员以采取相关维护措施；所述数据归档模块用于对所有采集数据的归档处理；所述数据分析模块运用数据处理技术，对归档的数据进行关联性分析，以报表化、图形化的展现形式进行关键指标对比，并对设备的总体健康状态进行综合评价与预测；所述可视化终端用于满足可视化方面的需求，包括系统综合设置、数据显示、信息查询、网络维护、报警提醒、维修决策的录入归档。5.如权利要求4中所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元和数据传输单元通过太阳能电池板加蓄电池方式供电，或者采用工厂不间断电源供电。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述综合管理平台用于对MCU主控单元和LoRa通信模组进行管理，具体包括：综合管理平台通过LoRa通信基站与LoRa通信模组...

【专利技术属性】
技术研发人员：林珂，刘春林，娄欢，范骕程，黄志华，徐啸峰，
申请(专利权)人：江苏省邮电规划设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32