一種基於WIFI的發電機組數據採集器的製作方法
2023-12-12 15:41:17 1
本實用新型涉及內燃機發電機組的電子控制技術領域，特別是涉及一種基於WIFI的發電機組數據採集器。
背景技術：
柴油發電機組在通訊工程、消防和工業應用領域中被廣泛的作為重要備用電源，在機組運行的過程中會出現各種故障，特別是在機組的啟動過程中。而現有的發電機組遠程監測都是採用乙太網或GPRS、3G、4G等通信技術，將發電機組連接到雲伺服器進行在線數據監測，在這個過程中因網絡原因導致不能以每秒一次以上的速度快速採集機組運行數據，導致無法重現故障場景，另外也因為現有的發電機組控制器都沒有採集電子調速驅動電壓和勵磁電壓的功能，因此不能很好的實現遠程故障診斷，特別是對機組的起動故障時無能為力。另外，現有的遠程監測技術在無網絡的地方無法實現監測，且在不同的國家需要比較複雜的網絡設置後才能使用。
有鑑於此，特提出本新型專利，以改正上述現有技術的不足之處。
技術實現要素：
針對上述現有技術，本實用新型所要解決的技術問題如下：
1. 在發電機組和雲伺服器之間架起一座不受網絡通信管道，哪怕是海上還能繼續通訊;
2. 為了實現遠程故障診斷，需要更全面的監測機組的數據;
3. 為了再現故障現場，需要捕捉故障發生期間數據的功能;
4. 為了連續監測發電機組運行數據，需要WIFI數據採集模塊可以保存較長時間的歷史數據，便於在連接到雲伺服器時下載數據到雲伺服器。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種基於WIFI的發電機組數據採集器，其包括中央處理器模塊、通訊採集模塊、開關量採集模塊、模擬量採集模塊、數據存儲模塊、開關量輸出模塊、人機互動模塊、WIFI通信模塊，所述通訊採集模塊、開關量採集模塊、模擬量採集模塊、數據存儲模塊、開關量輸出模塊、人機互動模塊、WIFI通信模塊分別與中央處理器模塊電連接，所述通訊採集模塊採用RS232或RS485或USB或CAN通訊方式與發電機組的控制器電連接，所述通訊採集模塊用於採集發電機組的運行狀態和數據，所述開關量採集模塊用於採集發電機組的開關量，所述模擬量採集模塊用於採集發電機組的模擬量，所述數據存儲模塊用於存儲數據，所述開關量輸出模塊用於輸出開關量，所述人機互動模塊用於人機互動，所述WIFI通信模塊用於與雲伺服器通信。
本實用新型的進一步改進為，所述模擬量採集模塊包含勵磁電壓採集電路、電子調速器驅動電壓採集電路、音頻傳感器輸入採集電路，所述勵磁電壓採集電路用於採集發電機組的勵磁電壓，所述電子調速器驅動電壓採集電路用於採集發電機組的電子調速驅動電壓，所述音頻傳感器輸入採集電路用於採集發電機組的異常聲音。
本實用新型的進一步改進為，所述數據存儲模塊內建多個按環形結構組織的數據存儲區，用於保存不同類型的運行數據，包括設備啟動停止記錄、設備運行過程的數據和狀態、設備在故障發生瞬間前一段時間的數據和狀態，這些環形結構數據存儲區是按最新數據覆蓋最早數據的方式工作，並採用時間戳管理數據，以便和雲伺服器之間保持同步更新，避免將全部數據上傳所消耗的大量時間。
與現有技術相比，本實用新型在無網絡的條件下，可以將採集到的發電機組數據通過WIFI傳輸方式與手機WIFI模塊相連接，並將保存在本實用新型的數據存儲模塊的各種數據，轉存到手機中，等到手機可以連接網際網路時，再將之前保存在手機中的機組數據，通過手機網絡連接到雲伺服器，實現數據的上傳和分析，並將分析結果展示到手機APP中。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構方框圖;
圖2是本實用新型的應用示意圖;
圖3是本實用新型在有WIFI環境下的數據上傳流程圖;
圖4是本實用新型在無WIFI但有手機網絡環境下的數據上傳流程圖;
圖5是本實用新型在無WIFI無手機網絡環境下的數據上傳流程圖。
圖中各部件名稱如下：
1—中央處理器模塊;
2—通訊採集模塊;
3—開關量採集模塊;
4—模擬量採集模塊;
5—數據存儲模塊;
6—開關量輸出模塊;
7—人機互動模塊;
8—WIFI通信模塊。
具體實施方式
下面結合附圖說明及具體實施方式對本實用新型進一步說明。
如圖1所示，一種基於WIFI的發電機組數據採集器，其包括中央處理器模塊1、通訊採集模塊2、開關量採集模塊3、模擬量採集模塊4、數據存儲模塊5、開關量輸出模塊6、人機互動模塊7、WIFI通信模塊8，所述通訊採集模塊2、開關量採集模塊3、模擬量採集模塊4、數據存儲模塊5、開關量輸出模塊6、人機互動模塊7、WIFI通信模塊8分別與中央處理器模塊1電連接，所述通訊採集模塊2採用RS232或RS485或USB或CAN通訊方式與發電機組的控制器電連接，所述通訊採集模塊2用於採集發電機組的運行狀態和數據，所述開關量採集模塊3用於採集發電機組的開關量，所述模擬量採集模塊4用於採集發電機組的模擬量，所述數據存儲模塊5用於存儲數據，所述開關量輸出模塊6用於輸出開關量，所述人機互動模塊7用於人機互動，所述WIFI通信模塊8用於與雲伺服器通信。
具體地，如圖1所示，所述模擬量採集模塊4包含勵磁電壓採集電路、電子調速器驅動電壓採集電路、音頻傳感器輸入採集電路，所述勵磁電壓採集電路用於採集發電機組的勵磁電壓，所述電子調速器驅動電壓採集電路用於採集發電機組的電子調速驅動電壓，所述音頻傳感器輸入採集電路用於採集發電機組的異常聲音。所述數據存儲模塊5內建多個按環形結構組織的數據存儲區，用於保存不同類型的運行數據，包括設備啟動停止記錄、設備運行過程的數據和狀態、設備在故障發生瞬間前一段時間的數據和狀態，這些環形結構數據存儲區是按最新數據覆蓋最早數據的方式工作，並採用時間戳管理數據，以便和雲伺服器之間保持同步更新，避免將全部數據上傳所消耗的大量時間。
如圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述中央處理器模塊1通過通訊採集模塊2連接到發電機組的控制器，採集發電機組的運行狀態和數據，還通過模擬量採集模塊4直接連接到機組的AVR採集勵磁電壓，以及連接到機組的電子調速系統採集調速控制電壓，然後將採集到的各種發電機組運行數據，在3種不同的網絡條件下，用不同的方法，通過WIFI通信模塊8傳輸到雲伺服器，實現在發電機組和雲伺服器之間架起一座通信管道。所述WIFI通信模塊8在3種不同的網絡條件下，用不同的方法，將保存在數據存儲模塊5中的數據上傳的雲伺服器中。生產商或服務商可以通過雲伺服器了解用戶的使用情況，通過檢查故障發生期間的數據，實現遠程故障診斷以及對用戶的維護提醒。
所述模擬量採集模塊4包含勵磁電壓採集電路、電子調速器驅動電壓採集電路、音頻傳感器輸入採集電路、溫度採集電路，分別用於採集發電機組的勵磁電壓，電子調速驅動電壓，發動機的異常聲音，以及環境溫度。
所述中央處理器模塊1主動監測採集到的發電機組數據，根據預設的邏輯條件，捕捉符合邏輯條件的數據，並保存到數據存儲模塊5中，其中包括故障發生前一段時間的數據，用於檢查發電電壓波動率的數據，和用於檢查轉速波動率的數據，以及用於檢查機組電池電壓在啟動過程中的數據，這些不同類型數據最終被保存到數據存儲模塊5中，並傳送到雲伺服器做健康分析。
所述模擬量採集模塊4還通過聲音傳感器採集發動機體的聲音，按預設邏輯條件，在機組運行的不同工況下，採集發電機組的聲音數據，然後通過內設的小波變換程序，得到一段時間內，不同時刻的頻譜分布和幅度，並保存到數據存儲模塊5中，這些數據被傳送到伺服器中做進一步的音頻分析，以監測發動機的異響故障。
所述數據存儲模塊5內建多個按環形結構組織的數據存儲區，用於保存不同類型的運行數據，包括設備啟動停止記錄、設備運行過程的數據和狀態、設備在故障發生瞬間前一段時間的數據和狀態，這些環形結構數據存儲區是按最新數據覆蓋最早數據的方式工作，並採用時間戳管理數據，以便和雲伺服器之間保持同步更新，避免將全部數據上傳所消耗的大量時間。
所述開關量採集模塊3用於採集發電機組周邊的各種輔助設備狀態，以便通過雲伺服器更好的監測發電機組狀態，和遠程故障診斷，比如：門禁、水浸開關等。
所述人機互動模塊7包含LED指示電路，用於指示發電機組和通訊採集模塊2的連接狀態，以及本數據採集器和雲伺服器或手機之間的連接狀態。還包含用於恢復出廠設置的復位按鍵。
所述開關量輸出模塊6根據預設邏輯和雲伺服器的命令，輸出開關量以控制發電機組周邊的設備，比如：打開排風扇、空調系統等。
本實用新型的優點在於，本實用新型在無網絡的條件下，可以將採集到的發電機組數據通過WIFI傳輸方式與手機WIFI模塊相連接，並將保存在本實用新型的數據存儲模塊5的各種數據，轉存到手機中，等到手機可以連接網際網路時，再將之前保存在手機中的機組數據，通過手機網絡連接到雲伺服器，實現數據的上傳和分析，並將分析結果展示到手機APP中。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。