阅读说明：本技术 基于lora的变送器信号采集解析系统 (Transmitter signal acquisition and analysis system based on LORA ) 是由 王伟 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：一种基于LORA的变送器信号采集解析系统,包括LORA无线采集模块、LORA通信基站、数据处理中心,LORA无线采集模块采集设置在目标设备上的变送器产生的监测信号,并根据监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生设备监测信息；LORA通信基站将接收的各个LORA无线采集模块发送的设备监测信息提供给数据处理中心,数据处理中心将设备监测信息中的监测信号转换为输出电流值,并根据设备监测信息中的变送器的标识信息,从预存的变送器信息表中获得对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值,计算出与目标设备对应的运行状态数据。(A transmitter signal acquisition and analysis system based on an LORA comprises an LORA wireless acquisition module, an LORA communication base station and a data processing center, wherein the LORA wireless acquisition module acquires a monitoring signal generated by a transmitter arranged on target equipment and generates equipment monitoring information according to the monitoring signal, pre-stored identification information of the LORA wireless acquisition module and identification information of the transmitter; the LORA communication base station provides the received equipment monitoring information sent by each LORA wireless acquisition module for the data processing center, the data processing center converts the monitoring signals in the equipment monitoring information into output current values, obtains corresponding transmitter type data, range data and current output range values from a prestored transmitter information table according to the identification information of the transmitter in the equipment monitoring information, and calculates the running state data corresponding to the target equipment.)

基于LORA的变送器信号采集解析系统

技术领域

本发明涉及工业物联网技术领域，特别涉及一种基于LORA的变送器信号采集解析系统。

背景技术：

安全、环保、产品质量是化工企业的生命线，化工厂设备类型众多、设备数量巨大，一旦生产设备出现故障会导致安全风险、环保风险或者产品质量不达标。

物联网技术的发展，使得上述问题得到解决：在需要监测的设备上设置对应的变送器，利用所述变送器对设备运行参数进行采集，并将采集的运行参数信号传送给监控中心进行解析以实现对工厂中的设备监测。

然而，由于工厂中的设备数量巨大，每个设备所采用的变送器型号不同，致使需要配置对应的采集装置来对变送器进行解析，如此提高了数据采集时的设备成本，使得采集过程复杂化。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于LORA的变送器信号采集解析系统。

一种基于LORA的变送器信号采集解析系统，包括LORA无线采集模块、LORA通信基站、数据处理中心，LORA无线采集模块用于采集设置在目标设备上的变送器产生的监测信号，并根据监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生设备监测信息，LORA无线采集模块还用于将产生的设备监测信息通过无线的方式发送给LORA通信基站；LORA通信基站用于接收各个LORA无线采集模块发送的设备监测信息，并将设备监测信息发送给数据处理中心，数据处理中心用于接收设备监测信息，将设备监测信息中的监测信号转换为输出电流值，并根据设备监测信息中的变送器的标识信息，从预存的变送器信息表中获得对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值，根据获取的对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值及转换出的输出电流值计算出与目标设备对应的运行状态数据。

优选的，LORA无线采集模块包括隔爆收容装置及设置在隔爆收容装置内部的LORA通信及控制单元、RS485信号转换单元、LORA无线信号收发单元、供电单元、第一输入输出单元，LORA通信及控制单元与LORA无线信号收发单元、第一输入输出单元、RS485信号转换单元及供电单元电性连接，LORA无线信号收发单元的输出端从隔爆收容装置的第一防爆夹紧接头穿出，以发射设备监测信息；RS485信号转换单元还与第一输入输出单元电性连接，第一输入输出单元还从隔爆收容装置的第二防爆夹紧接头穿出，以连接设置在目标设备上的变送器，第一输入输出单元将变送器产生的所述监测信号采提供给RS485信号转换单元，RS485信号转换单元将所述监测信号转换为数字的监测信号后，提供给LORA通信及控制单元，LORA通信及控制单元根据RS485信号转换单元提供的监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生所述设备监测信息；LORA通信及控制单元还定时控制第一输入输出单元输出电能，以给与第一输入输出单元连接的所述变送器供电；供电单元为LORA通信及控制单元供电。

优选的，第一输入输出单元为8芯屏蔽电缆，RS485信号转换单元的AI1、AI2、AI3、AI4引线对应与连接8芯屏蔽线缆中的1、2、3、4芯，RS485信号转换单元的GND引线连接8芯屏蔽线缆的第8芯，8芯屏蔽线缆中的1、2、3、4芯的自由端用于与变送器电性连接；LORA通信及控制单元的PWD、GND引脚与8芯线缆中的5、6两芯电性连接，8芯线缆中的5、6两芯的自由端用于与变送器电性连接，以实现对变送器的供电。

优选的，RS485信号转换单元接收第一输入输出单元传送的由变送器提供的模拟的所述监测信号，并根据接收的模拟的所述监测信号产生对应的数字的监测信号。

优选的，数据处理中心包括第二输入输出单元、解析单元、变送器单位量程计算单元、目标设备运行参数计算单元、运行状态数据生成单元；第二输入输出单元用于接收设备监测信息；解析单元用于解析设备监测信息，以从设备监测信息中获得监测信号、变送器的标识信息；变送器单位量程计算单元根据解析出的变送器的标识信息获取预存的对应的变送器的量程数据、电流输出范围值，并根据获取的对应的变送器的电流输出范围值计算出变送器单位量程值；目标设备运行参数计算单元根据解析出的监测信号、所述变送器的量程数据、所述变送器单位量程值计算出对应的目标设备运行参数值；运行状态数据生成单元根据目标设备运行参数值及变送器的标识信息产生所述运行状态数据。

优选的，第二输入输出单元还根据预存的地址信息，将产生的所述运行状态数据发送给与所述地址信息相对应的接收装置。

优选的，第二输入输出单元还将生的所述运行状态数据与预存的报警阀值进行比较，在比较出所述运行状态数据与预存的报警阀值相匹配时，产生报警信息，并根据预存的地址信息，将产生的报警信息发送给与所述地址信息相对应的接收装置。

上述基于LORA的变送器信号采集解析系统中，LORA无线采集模块采集设置在目标设备上的变送器产生的监测信号，并根据监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生设备监测信息，并通过LORA通信基站将各个LORA无线采集模块发送的设备监测信息发送给数据处理中心，数据处理中心接收各个设备监测信息，将设备监测信息中的监测信号转换为输出电流值，并根据设备监测信息中的变送器的标识信息，从预存的变送器信息表中获得对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值，根据获取的对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值及转换出的输出电流值计算出与目标设备对应的运行状态数据，如此将各个变送器产生的监测信号集中传送到数据处理中心进行解析，不需要针对每个变送器匹配一个设备进行解析，进而降低设备成本，同时降低了采集过程的复杂化。

附图说明

图1为一较佳实施方式的基于LORA的变送器信号采集解析系统的应用结构示意图。

图2为图1中的LORA无线采集模块功能模块示意图。

图3为图1中的数据处理中心功能单元示意图。

图中：基于LORA的变送器信号采集解析系统10、LORA无线采集模块20、隔爆收容装置21、LORA通信及控制单元22、RS485信号转换单元23、LORA无线信号收发单元24、供电单元25、第一输入输出单元26、LORA通信基站30、数据处理中心40、第二输入输出单元41、解析单元42、变送器单位量程计算单元43、目标设备运行参数计算单元44、运行状态数据生成单元45。

具体实施方式

本发明提供的基于LORA的变送器信号采集解析系统，在厂区架设LORA通信基站实现整个厂区的LORA无线网络覆盖. 在需要监测的设备端安装LORA无线采集模块, LORA无线采集模块直接采集变送器的模拟量信号，并将AI模拟量信号转换为数字信号后产生设备监测信息，并传输到LORA通信基站，LORA通信基站内有4G物联网卡,数据经由4G网络上传到数据处理中心，设备监测信息在数据处理中心内进行存储解析、根据设定报警阀值进行预警，通过PC端电脑或者手机端进行数据的查看。

以下详细描述上述基于LORA的变送器信号采集解析系统，请同时参看图1，基于LORA的变送器信号采集解析系统10包括LORA无线采集模块20、LORA通信基站30、数据处理中心40，LORA无线采集模块20用于采集设置在目标设备上的变送器产生的监测信号，并根据监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生设备监测信息，LORA无线采集模块20还用于将产生的设备监测信息通过无线的方式发送给LORA通信基站30；LORA通信基站30用于接收各个LORA无线采集模块20发送的设备监测信息，并将设备监测信息发送给数据处理中心40，数据处理中心40用于接收设备监测信息，将设备监测信息中的监测信号转换为输出电流值，并根据设备监测信息中的变送器的标识信息，从预存的变送器信息表中获得对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值，根据获取的对应变送器类型数据、量程数据、电流输出范围值及转换出的输出电流值计算出与目标设备对应的运行状态数据。

请同时参看图2，其中LORA无线采集模块20包括隔爆收容装置21及设置在隔爆收容装置21内部的LORA通信及控制单元22、RS485信号转换单元23、LORA无线信号收发单元24、供电单元25、第一输入输出单元26，LORA通信及控制单元22与LORA无线信号收发单元24、第一输入输出单元26、RS485信号转换单元23及供电单元25电性连接，ORA无线信号收发单元24的输出端从隔爆收容装置21的第一防爆夹紧接头穿出，以发射设备监测信息；RS485信号转换单元23还与第一输入输出单元26电性连接，第一输入输出单元26还从隔爆收容装置21的第二防爆夹紧接头穿出，以连接设置在目标设备上的变送器，第一输入输出单元26将变送器产生的所述监测信号采提供给RS485信号转换单元23，RS485信号转换单元23将所述监测信号转换为数字的监测信号后，提供给LORA通信及控制单元22，LORA通信及控制单元22根据RS485信号转换单元23提供的监测信号、预存的LORA无线采集模块的标识信息及变送器的标识信息产生所述设备监测信息；LORA通信及控制单元22还定时控制第一输入输出单元26输出电能，以给与第一输入输出单元26连接的所述变送器供电；供电单元25为LORA通信及控制单元供电。

在本实施方式中，第一输入输出单元26为8芯屏蔽电缆，RS485信号转换单元23的AI1、AI2、AI3、AI4引线对应与连接8芯屏蔽线缆中的1、2、3、4芯，RS485信号转换单元23的GND引线连接8芯屏蔽线缆的第8芯，8芯屏蔽线缆中的1、2、3、4芯的自由端用于与变送器电性连接；LORA通信及控制单元22的PWD、GND引脚与8芯线缆中的5、6两芯电性连接，8芯线缆中的5、6两芯的自由端用于与变送器电性连接，以实现对变送器的供电。RS485信号转换单元23接收第一输入输出单元26传送的由变送器提供的模拟的所述监测信号，并根据接收的模拟的所述监测信号产生对应的数字的监测信号。

其中，数据处理中心40可以为运行了一组计算机应用程序的云端服务器，其中所述计算机应用程序用来完成运行状态数据计算功能。数据处理中心40在运行所述计算机应用程序后，产生如下功能单元，请同时参看图3：第二输入输出单元41、解析单元42、变送器单位量程计算单元43、目标设备运行参数计算单元44、运行状态数据生成单元45；第二输入输出单元41用于接收设备监测信息；解析单元42用于解析设备监测信息，以从设备监测信息中获得数字的监测信号、变送器的标识信息；变送器单位量程计算单元43根据解析出的变送器的标识信息获取预存的对应的变送器的量程数据、电流输出范围值，并根据获取的对应的变送器电流输出范围值计算出变送器单位量程值；目标设备运行参数计算单元44根据解析出的监测信号、所述变送器的量程数据、所述变送器单位量程值计算出对应的目标设备运行参数值；运行状态数据生成单元45根据目标设备运行参数值及变送器的标识信息产生所述运行状态数据。

以下举例描述第二输入输出单元41、解析单元42、变送器单位量程计算单元43、目标设备运行参数计算单元44、运行状态数据生成单元45完成产生述运行状态数据的过程，请同时参看表1：

表1

01	03	10	2C F2 45 B3 00 00 45 7A 00 00 45 7A 00 00 45 7A	18 3C
					从设备地址	功能码	数据长度	数据	CRC校验码

表1为设备监测信息表，解析单元42解析设备监测信息中解析出的数字的监测信号为“2C F2 45 B3 00 00 45 7A 00 00 45 7A 00 00 45 7A”，为由RS485信号转换单元23的AI1、AI2、AI3、AI4接收的四路模拟量AI信号，其中2C F2 45 B3对应AI1的信号值, 第一个00 00 45 7A对应AI2，第二个00 00 45 7A对应AI3，第四个00 00 45 7A对应AI4；以上信号值采用十六进制,变送器单位量程计算单元43将上述信号值转换为浮点数,将2C F2 45 B3前后倒置一下,得到 45 B3 2C F2 ，变送器单位量程计算单元43的浮点数转换工具(IEEE～754标准)将45 B3 2C F2 转换后得到浮点数5733.618 即为当前电流值，变送器单位量程计算单元43将5733.618电流值除以1000,得到结果5.7336 即当前电流毫安；变送器单位量程计算单元43根据获取预存的对应的变送器的量程数据为200℃、电流输出范围值为4～20mA，其中输送给RS485信号转换单元23的AI1引线的变送器为温度传感器，由于变送器的电流输出范围值为4～20mA,所以变送器单位量程计算单元43需要减去4，亦即用5.7336～4得到电流值1.7336mA，即AI1模拟量电流值为1.7336mA，最终00457A以此方法转换计算后为4mA；变送器的量程为0～200摄氏度，输出4～20mA的电流信号，4～20mA中间间隔16个,变送器单位量程计算单元43按照 200除以16，以获得变送器单位量程值12.5℃/格；目标设备运行参数计算单元44将变送器单位量程计算单元43生成的AI1模拟量电流值为1.7336mA及变送器单位量程值12.5℃/格相乘，以获得目标设备运行参数值21.67℃；运行状态数据生成单元45根据目标设备运行参数值21.67℃及变送器的标识信息（温度传感器单位为（℃））产生所述运行状态数据21.67℃。

进一步的，第二输入输出单元41还根据预存的地址信息，将产生的所述运行状态数据发送给与所述地址信息相对应的接收装置；第二输入输出单元41还将生的所述运行状态数据与预存的报警阀值进行比较，在比较出所述运行状态数据与预存的报警阀值相匹配时，产生报警信息，并根据预存的地址信息，将产生的报警信息发送给与所述地址信息相对应的接收装置。例如，接收装置可以是PC端电脑或者手机端，当然使用者可以通过接收装置主动访问数据处理中心40，以查看产生的所述运行状态数据。

上述基于LORA的变送器信号采集解析系统，满足化工厂区对于安全防爆的要求，具备落地实施的可行性；且通用性强，无论何种设备，也无论何种品牌、何种类型、何种型号的变送器，只要变送器输出的是标准的4～20mA的电流信号均可以做到无线采集、传输与解析，降低了与第三方沟通以及解析第三方RS485协议的工作量. 对于例如机泵类设备，变压器等电气类设备，反应釜、储罐等静设备、危险气体等的监测均可以无缝对接；灵活性强，只需在设备端加装LORA无线采集模块与变送器对接，通过软件配置变送器的量程与数据单位，即可通过本系统满足不同的企业个性化的监测及预警需求。