一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，包括若干电动叉车节点、LoRa无线通信装置、数据采集装置、数据实时显示装置、报警装置和服务器监管装置；电动叉车节点包括STM32微控制器，负责实时读取、发送和接收数据，并对数据和设定的警戒值比较；电动叉车节点使用LoRaWAN网络协议与LoRa无线通信装置的LoRa网关建立通信；本发明专利技术把采集到的电动叉车节点的载重、速度、电量等信息实时显示在驾驶室内的交互界面上，极大地方便驾驶员对叉车当前状态信息的获取；当超过设定的警戒值时，在显示屏上提示警告，防止超载、超速、过度充放电等违规现象；通过LoRa网络把各节点的数据传送到服务器，实现对叉车的远程监管，有利于对整个车辆队伍的管理，提高工作效率。

An electric forklift supervision system based on LoRa Technology

The invention discloses an electric forklift truck supervision system based on LoRa technology, including several electric forklift truck nodes, LoRa wireless communication devices, data acquisition devices, data real-time display devices, alarm devices and server supervision devices; electric forklift truck nodes include STM32 microcontroller, which is responsible for real-time reading, sending and receiving numbers. The electric forklift node uses the LoRaWAN network protocol to establish communication with the LoRa gateway of the LoRa wireless communication device, and the collected information of the electric forklift node, such as load, speed and power, is displayed on the cab interface in real time, which greatly facilitates the driver to pair with each other. Forklift current status information acquisition; when exceeding the set warning value, warning on the display screen to prevent overload, overspeed, excessive charge and discharge violations; through LoRa network to transfer the data of each node to the server, to achieve the forklift remote monitoring, is conducive to the management of the entire vehicle team, improve the worker Efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统
本专利技术属于自动检测
，尤其涉及一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统。
技术介绍
电动叉车以其环保、节能、安全智能化等特点作为当前叉车市场的重要组成部分，相对于内燃机、混合动力等类型的叉车具有明显优势。然而，电动叉车也存在一些问题。第一，电池寿命短。主要是由不正当的操作方式引起的，例如突然加速、刹车，长时间超速行驶，过度充放电等。第二，叉车使用效率低。例如，仓库中不同区域的实时任务量不均衡，会造成部分叉车闲置的情况，管理调度困难。第三，缺失数据采集功能。在电动叉车的使用过程中，需要实时采集一些数据，如电量、载重、速度等，有利于对车辆状态的了解，提高工作效率和质量。LoRa技术由一种新型芯片实现了基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术。LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，不需要额外付费。LoRaWAN协议更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，解决了现有技术中叉车安全性程度低、组网困难的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，包括若干电动叉车节点、LoRa无线通信装置、数据采集装置、数据实时显示装置、报警装置、服务器监管装置；所述电动叉车节点包括STM32微控制器，STM32微控制器作为整个节点的中央处理器，负责实时读取、发送和接收数据，并对数据和设定的警戒值比较，防止超速、超载现象的发生；所述电动叉车节点使用LoRaWAN网络协议与LoRa无线通信装置的LoRa网关(集中器或基站)建立通信。所述LoRa无线通信装置包括LoRa收发模块和LoRa网关；所述LoRa收发模块与STM32微控制器的串口连接，使用LoRaWAN网络协议与LoRa网关建立通信。LoRa收发模块把采集到的数据发送到LoRa网关，LoRa网关通过RS485总线转发接收到的数据到服务器端；LoRa收发模块同时可以接收服务器端发来的命令，根据具体命令在显示装置上提示信息。所述数据采集装置包括重量采集模块、速度采集模块和电池信息采集模块；所述重量采集模块采用高精度24位AD转换芯片HX711，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点；重量采集模块读取压力传感器的模拟值，转换成具体的重量数值发送给STM32微控制器；所述速度采集模块使用霍尔传感器，通过读取脉冲频率计算出实时速度；所述电池信息采集模块通过对电压、电流、充电次数等参数的检测，计算出当前叉车可以持续工作的时间；当到达电池电量警戒值时，提示充电。所述数据实时显示装置包括驾驶室液晶显示屏和操作按键。所述报警装置包括蜂鸣器，蜂鸣器连接到STM32微控制器上，用于发出警告提示。所述服务器监管装置包括上位机监管软件和MySQL数据库；所述上位机监管模块可以远程查看各电动叉车节点的工作状态。与现有技术相比，本专利技术电动叉车监管系统对提高工厂作业效率和叉车维护监管具有重要意义，具体如下：1.本专利技术把采集到的电动叉车节点的载重、速度、电量等信息实时显示在驾驶室内的交互界面上，极大地方便驾驶员对叉车当前状态信息的获取。当超过设定的警戒值时，会在显示屏上提示警告，防止超载、超速、过度充放电等违规现象。2.本专利技术通过LoRa网络把各节点的数据传送到服务器，并在上位机监管软件显示出来，实现对叉车的远程监管，有利于对整个车辆队伍的管理，提高工作效率。通过分析这些数据，可以统计出需要维护的叉车节点，从而正规使用以延长电动叉车的使用寿命。3.本专利技术通过各传感器协同工作，实时反馈当前叉车状态。通过显示面板可以进行超速、超重、电池电量等警报，避免了人工检查的不确定性。通过对突发情况及时处理，不仅能减少事故的发生，还能提高工作效率。上位机端通过数据分析，可以进行不同区域需求的调度操作，通过给具体位置的车辆发送任务命令，指示其进行工作。通过对长期的数据分析，可以对工厂业务进行调整，从而提升整体的经济效益。附图说明图1为本专利技术电动叉车监管系统结构框图；图2为叉车节点工作流程图；图3为服务器端工作流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做详细具体的说明。如图1所示，本专利技术提供的一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，包括若干电动叉车节点、LoRa无线通信装置、数据采集装置、数据实时显示装置、报警装置、服务器监管装置。所述电动叉车节点选用STM32F103作为控制器，具有高性能、低成本、低功耗的特点。每个节点实时读取数据采集装置采集到的传感器数据，包括重量传感器、速度传感器、电池传感器。重量传感器采用24位A/D转换器芯片HX711，是一款专为高精度电子秤而设计的。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。速度传感器采用3144霍尔元件测试，传感器固定在轮架上，小磁铁固定在轮子上。小磁铁通过霍尔传感器时，传感器产生一个相应的脉冲，通过计算两个连续脉冲的间隔时间，就可以计算出被测转速。电池信息采集模块通过对电压、电流、充电次数等参数的检测，来计算出当前叉车可以持续工作的时间，当到达电池电量警戒值时提示充电。各电动叉车节点通过LoRaWAN协议与LoRa网关通信，LoRa网关通过RS485总线与服务器通信，并把有效数据存储在数据库。LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。上位机监管软件由C#编写，在Windows环境下运行，采用MySQL数据库，负责实施监控现场情况。如图2所示，每个节点上电自动进行系统初始化，如果系统初始化失败，则进行报警，提示人员检查。如果初始化成功，则读取各传感器数据，把数据实时显示在液晶屏上，并上传到服务器端。测量到的重量、速度、电量数值如果超过警戒值，则进行报警，在液晶屏显示出来提示给操作人员进行处理。如图3所示，上位机监管软件默认处于数据接收状态，当有数据到达时，首先判断数据是否有效。若无效，则丢弃此次数据。若有效，则存储在对应的数据库表中并进行分析。当发现例如超载、超速、电量过低的情况下，叉车驾驶员仍然违规操作，则发送命令给指定节点，避免安全隐患出现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，其特征在于，包括若干电动叉车节点、LoRa无线通信装置、数据采集装置、数据实时显示装置、报警装置和服务器监管装置；所述电动叉车节点包括STM32微控制器，STM32微控制器作为节点的中央处理器，负责实时读取、发送和接收数据，并对数据和设定的警戒值比较，防止超速、超载现象的发生；所述LoRa无线通信装置包括LoRa收发模块和LoRa网关；所述LoRa收发模块与STM32微控制器的串口连接，使用LoRaWAN网络协议与LoRa网关建立通信；LoRa收发模块把采集到的数据发送到LoRa网关，LoRa网关通过RS485总线转发接收到的数据到服务器端；LoRa收发模块同时可以接收服务器端发来的命令，根据具体命令在显示装置上提示信息；所述数据采集装置包括重量采集模块、速度采集模块和电池信息采集模块；所述重量采集模块读取压力传感器的模拟值，转换成重量数值发送给STM32微控制器；所述速度采集模块使用霍尔传感器，通过读取脉冲频率计算出实时速度；所述电池信息采集模块通过对电压、电流、充电次数的检测，计算出当前叉车可以持续工作的时间，当到达电池电量警戒值时，提示充电；所述数据实时显示装置包括驾驶室液晶显示屏和操作按键；所述报警装置包括蜂鸣器，蜂鸣器连接到STM32微控制器上，用于发出警告提示；所述服务器监管装置包括上位机监管软件和MySQL数据库；所述上位机监管模块可以远程查看各电动叉车节点的工作状态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的电动叉车监管系统，其特征在于，包括若干电动叉车节点、LoRa无线通信装置、数据采集装置、数据实时显示装置、报警装置和服务器监管装置；所述电动叉车节点包括STM32微控制器，STM32微控制器作为节点的中央处理器，负责实时读取、发送和接收数据，并对数据和设定的警戒值比较，防止超速、超载现象的发生；所述LoRa无线通信装置包括LoRa收发模块和LoRa网关；所述LoRa收发模块与STM32微控制器的串口连接，使用LoRaWAN网络协议与LoRa网关建立通信；LoRa收发模块把采集到的数据发送到LoRa网关，LoRa网关通过RS485总线转发接收到的数据到服务器端；LoRa收发模块同时可以接收服务器端发来的命令，根据具体命令在显示装置上提示信息；所述数据采集装置包括重量采集模块、速度采集模块和电池信息采集模块；所述重量采集模块读取压力传感器的模拟值，转换成重量数值发送给STM32微控制器；所述速度采集模块使用霍尔传感器，通过读取脉冲频率计算出实时速度；所述电池信息采集模块通过对电压、电流、充电次数的检测，计算出当前叉车可以持续工作的时间，当到达电池电量警戒值时，提示充电；所述数据实时显示装置包括驾驶室液晶显示屏和操作按键；所述报警装置包括蜂鸣器，蜂鸣器连接到STM32微控制器上，用于发出警告提示；所述服务器监管装置包括上位机监管软...

【专利技术属性】
技术研发人员：连国庆，赵子恺，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33