一种基于物联网的离散制造车间设备温度监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测装置，其特征在于，包括：激光器、偏振控制器、调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器、第二掺铒光纤放大器、第一光耦合器、滤波器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、Zigbee传输模块、ZigBee协调器、信号处理及显示单元，能够利用无线传输系统进行传输减小危害性能，具有结构比较简单，传输距离远适合面积较大的车间，监测信号不会受到车间内物件的阻挡和干扰和易于实现的效果。

Device temperature monitoring device and method for discrete manufacturing workshop based on Internet of things

The invention discloses a safety monitoring device for equipment in a discrete manufacturing workshop based on the Internet of Things, which is characterized in that the device comprises a laser, a polarization controller, a modulator, a first erbium-doped fiber amplifier, a loop, a first fiber grating sensor, a second fiber grating sensor, a third fiber grating sensor, and a second doped fiber grating sensor. Erbium fiber amplifier, first optical coupler, filter, second coupler, photoelectric detector, signal acquisition card, Zigbee transmission module, ZigBee coordinator, signal processing and display unit, can use wireless transmission system for transmission to reduce harm performance, has a relatively simple structure, transmission distance is far suitable for the area is relatively small In large workshops, monitoring signals are not blocked and interfered by objects in the workshop and are easy to achieve.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的离散制造车间设备温度监测装置及方法
本专利技术涉及安全监测领域，特别是涉及一种基于物联网的离散制造车间设备温度监测装置及方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，工业化进程得到了飞速的推进，然而随之带来的安全问题却十分严峻，各类恶性事故的频繁发生，不仅对相关从业人员造成了人身伤害，还给国家造成了巨大的经济损失并且形成了恶劣的社会影响，这些事故部分涉及到加工车间的设备的检测、实时监测等相关问题。在现代化的生产车间中，由于车间的大型仪器在生产过程中会出现发热变化引起的事故，给企业造成巨大的经济损失，因此，研制各种快速响应、高灵敏度、可远程定位检测的车间检测系统势在必行，已成为当今传感
的主要研究内容。此外，加上车间生产过程中出现的噪声及有害气体等的污染，对人体造成了一定的伤害，因此，研究无线传输的车间检测传感器系统是一种必然趋势和目前迫切需要解决的问题。研究人员做了大量的理论和实验研究，取得了一定的效果。但是目前监测系统多数采用射频标签的方式，该方式的传输距离较小，不适用面积较大的车间，而且车间的物件容易阻挡信号的传输，不能实现实时监测的要求。因此，需要一种能够准确获得离散制造车间设备的温度信息，能够利用无线传输系统进行传输减小危害性能，而且结构比较简单，易于实现的温度监测装置及方法。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够利用无线传输系统进行传输减小危害性能，结构比较简单，传输距离远适合面积较大的车间，监测信号不会受到车间内物件的阻挡和干扰，易于实现的基于物联网的离散制造车间设备温度监测装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测装置，其特征在于，包括：激光器、偏振控制器、调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器、第二掺铒光纤放大器、第一光耦合器、滤波器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、Zigbee传输模块、ZigBee协调器、信号处理及显示单元，其中激光器发出的激光信号通过偏振控制器进入调制器，脉冲发生器发出的电脉冲信号驱动调制器，调制器将激光信号调制成脉冲调制信号，所述脉冲调制信号经第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器的1#端口，经环形器的2#端口输出后依次通过第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器，从第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器及第三光纤光栅传感器反射的带有测量信息的信号进入环形器的2#端口，并由环形器的3#端口输出，该信号经第二掺铒光纤放大器放大后进入第一耦合器，从第一耦合器输出的信号分成两路信号，一路信号进入到第二耦合器，另一路信号经滤波器滤波后进入第二耦合器，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器，光电探测器把输入的信号转换成电信号，该电信号输入到信号采集卡，信号采集卡与脉冲发生器进行同步连接，信号采集卡的输出端连接ZigBee传输模块进行无线传输，由ZigBee协调器接收上述的无线传输信号，接收到的信号经信号处理及显示单元进行比较处理并显示。所述激光器为宽带光源，所述调制器为电光调制器、声光调制器、相位调制器中的一种。所述光电探测器是平衡探测器或其它种类的光电探测器，所述光纤光栅传感器为保偏光纤光栅传感器、普通单模光纤光栅传感器及微纳光纤光栅传感器中的一种或多种。一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测方法，包括下列步骤：将激光器发出的激光信号通过偏振控制器入射到调制器，由脉冲发生器发出的电脉冲信号驱动调制器，调制器将激光信号调制成脉冲调制信号，该脉冲调制信号经过第一掺铒光纤放大器放大，通过环形器依次传递给第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器和第三光纤光栅传感器，再通过环形器将反射的带有测量信息的信号输出至第二掺铒光纤放大器，经过第二掺铒光纤放大器放大后进入第一耦合器，第一耦合器将输出的信号分成第一束信号和第二束光信号；将第一束信号直接输入到第二耦合器，作为参考信号；将第二束信号通过滤波器输入到第二耦合器，作为待测信号；调节滤波器的输出信号波长滤除噪声信号后，与参考信号在第二耦合器上进行相干耦合；将上述第二耦合器输出的信号输入到光电探测器，由光电探测器将光信号转化电信号，并输出到信号采集卡，信号采集卡与脉冲发生器进行同步连接，通过信号采集卡的输出端传输到Zigbee传输模块，再通过ZigBee传输模块向外传输；ZigBee协调器接收上述ZigBee传输模块发出的信号，通过信号处理及显示单元进行处理，通过脉冲调制信号的传输时间计算出光纤光栅传感器的位置信息，当光纤光栅传感器受到温度的影响，其反射的中心波长将发生变化，根据变化量可以得出光纤光栅传感器上测量的温度信息并显示。本专利技术所达到的有益效果:能够利用无线传输系统进行传输减小危害性能，结构比较简单，传输距离远适合面积较大的车间，监测信号不会受到车间内物件的阻挡和干扰，且易于实现。附图说明图1为本专利技术的示例性实施例的结构示意框图；图2为本专利技术的示例性实施例中的三个光纤光栅传感器反射信号的波形示意图；图3为本专利技术的示例性实施例中的光纤光栅传感器测量距离和温度之间的关系示意图。具体实施方式下面结合附图和示例性实施例对本专利技术作进一步的说明：如图1所示，激光器200发出功率为5dBm的激光信号通过偏振控制器201进入电光调制器202，电光调制器202由脉冲发生器213产生脉宽为200ns的脉冲信号驱动电光调制器202把入射的激光信号调制成脉冲调制信号，脉冲调制信号经第一掺铒光纤放大器203放大到功率为20dBm的信号进入环形器204的第一端口，从环形器204的第二端口输出后进入第一光纤光栅传感器205(中心波长1529.9nm)，此处，由于车间被测物件是离散的，面积较大的车间内的被测物件间隔较远，且相互之间容易阻挡或干扰，所以相比其他传感器类型，选择光纤光栅点式传感器更为理想，从第一光纤光栅传感器205输出的脉冲调制信号进入第二光纤光栅传感器206(中心波长1530.8nm)，从第二光纤光栅传感器206输出的脉冲调制信号进入第三光纤光栅传感器207(中心波长1531.9nm)，从第一光纤光栅传感器205、第二光纤光栅传感器206及第三光纤光栅传感器207反射的带有测量信息的信号进入环形器204的第二端口，三个光纤光栅传感器利用耐高温粘合剂粘贴在车床上，从环形器204的第二端口进入环形器204的反射信号从环形器204的第三端口输出，该信号经第二掺铒光纤放大器208放大后进入第一耦合器209，从第一耦合器209输出的信号分成两路信号，一路作为参考信号信号进入到第二耦合器211，另一路作为待测信号经滤波器210滤波后进入第二耦合器211，待测信号波长滤除噪声信号后，与参考信号在第二耦合器211上进行相干耦合；从第二耦合器211输出的信号进入光电探测器212，光电探测器212把输入的信号转换成电信号，该电信号输入到信号采集卡214，信号采集卡214与脉冲发生器213进行同步连接，信号采集卡214的输出端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测装置，其特征在于，包括：激光器、偏振控制器、调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器、第二掺铒光纤放大器、第一光耦合器、滤波器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、Zigbee传输模块、ZigBee协调器、信号处理及显示单元，其中激光器发出的激光信号通过偏振控制器进入调制器，脉冲发生器发出的电脉冲信号驱动调制器，调制器将激光信号调制成脉冲调制信号，所述脉冲调制信号经第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器的1#端口，经环形器的2#端口输出后依次通过第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器，从第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器及第三光纤光栅传感器反射的带有测量信息的信号进入环形器的2#端口，并由环形器的3#端口输出，该信号经第二掺铒光纤放大器放大后进入第一耦合器，从第一耦合器输出的信号分成两路信号，一路信号进入到第二耦合器，另一路信号经滤波器滤波后进入第二耦合器，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器，光电探测器把输入的信号转换成电信号，该电信号输入到信号采集卡，信号采集卡与脉冲发生器进行同步连接，信号采集卡的输出端连接ZigBee传输模块进行无线传输，由ZigBee协调器接收上述的无线传输信号，接收到的信号经信号处理及显示单元进行比较处理并显示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测装置，其特征在于，包括：激光器、偏振控制器、调制器、第一掺铒光纤放大器、环形器、第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器、第二掺铒光纤放大器、第一光耦合器、滤波器、第二耦合器、光电探测器、信号采集卡、Zigbee传输模块、ZigBee协调器、信号处理及显示单元，其中激光器发出的激光信号通过偏振控制器进入调制器，脉冲发生器发出的电脉冲信号驱动调制器，调制器将激光信号调制成脉冲调制信号，所述脉冲调制信号经第一掺铒光纤放大器放大后进入环形器的1#端口，经环形器的2#端口输出后依次通过第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器、第三光纤光栅传感器，从第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器及第三光纤光栅传感器反射的带有测量信息的信号进入环形器的2#端口，并由环形器的3#端口输出，该信号经第二掺铒光纤放大器放大后进入第一耦合器，从第一耦合器输出的信号分成两路信号，一路信号进入到第二耦合器，另一路信号经滤波器滤波后进入第二耦合器，从第二耦合器输出的信号进入光电探测器，光电探测器把输入的信号转换成电信号，该电信号输入到信号采集卡，信号采集卡与脉冲发生器进行同步连接，信号采集卡的输出端连接ZigBee传输模块进行无线传输，由ZigBee协调器接收上述的无线传输信号，接收到的信号经信号处理及显示单元进行比较处理并显示。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的离散制造车间设备安全监测装置，其特征在于，所述激光器为宽带光源，所述调制器为电光调制器、声光调制器、相位调制器中的一种。3.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔剑锋，杜佳豪，王筱雨，高建军，周锋，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32