【摘 要】
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电机是将电能转换为机械能的重要电气设备,其在工业控制领域中起到重要作用。电机在长期工作过程中容易出现故障,故障一旦出现需要立即采取保护程序,所以对电机的工作状态进行监控十分必要。目前,使用工业总线连接到计算机从而对电机的运行状态进行监控是电机监控的主流方式,但在多个电机部署位置分散的情况下使用工业总线这种有线方案对电机进行监控可能会导致布线成本过高,而使用主流物联网通信技术Zig Bee、Blue
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电机是将电能转换为机械能的重要电气设备,其在工业控制领域中起到重要作用。电机在长期工作过程中容易出现故障,故障一旦出现需要立即采取保护程序,所以对电机的工作状态进行监控十分必要。目前,使用工业总线连接到计算机从而对电机的运行状态进行监控是电机监控的主流方式,但在多个电机部署位置分散的情况下使用工业总线这种有线方案对电机进行监控可能会导致布线成本过高,而使用主流物联网通信技术Zig Bee、Bluetooth、NB-IOT等主流物联网通信技术在网络的覆盖范围以及使用成本方面都有较大的局限性。基于上述原因,本文通过对当下物联网技术以及电机监控系统进行了研究,最终使用LoRa物联网通信技术搭配4G通信技术开发出一套针对工业现场环境复杂布线不便,特别是在多个电机部署较为分散应用场景下的电机监控系统。本文的主要研究内容如下:通过物联网分层结构将整个系统分为感知层、网络层和用户层。在感知层,设计了LoRa节点,通过LoRa网络以及电机驱动器的自拟协议实现了对电机的监控。在网络层,设计了LoRa网关,提出使用LoRa广播方式进行组网的方案并完成了LoRa节点与LoRa网关之间通信协议的设计以及LoRa网关与阿里云平台的数据交互程序的设计,最终实现了LoRa节点与阿里云平台之间的数据交互。另外,通过应用OTA技术使LoRa节点兼容多种类型的电机驱动器,通过设计相应算法解决因为网络状况欠佳时造成的数据推送报文粘连的问题。在用户层,PC端使用IoT Studio对监控软件进行制作。移动端利用HTML语言、CSS语言、Java Script语言、Vue框架等编写微信小程序,最终实现了对电机的多端监控。最后,对设计开发好的系统进行验证与测试,验证结果及测试结果表明系统的各项功能均能实现,并且各项系统性能指标均能达到预期的设计要求。
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