2024年6月5日发(作者：言高峻)
阿里云物联网平台的混流泵房远程监控系统设计
*
王文斌
,
张鑫
,
赵玉
,
沈勇
,
罗成志
()
云南民族大学
电气信息工程学院
,
昆明
650500
摘要
:
针对大型农业园区混流泵房较为分散
、
可控性和可观测性低等问题
,
设计并实现了基于阿里云的混流泵房远程监
控系统
。
系统以
S
利用多种环境监测传感器和霍尔转速传
TM32F429
为主控芯片
,
ATKM751
模块为主要通信模块
,
感器实时采集混流泵房的环境以及混流泵转速
。
系统通过
MQTT
协议实现设备与阿里云物联网平台的数据交互
。
用
户能够通过
W
并能够实现泵房远
eb
端或者智能手机
APP
对混流泵房的室内气态环境以及混流泵转速进行实时监测
,
程控制
,
为农业园区分散的混流泵房工作环境监测以及远程控制提供了一个有效解决途径
。
关键词
:
阿里云物联网平台
;
混流泵
;
环境监测
STM32F429
;
MQTT
;
ATKM751
;
中图分类号
:
TP87
文献标识码
:
A
DesinofRemoteMonitorinstemofMixedFlowPumoomBasedonAliCloud
gg
S
yp
R
,
turalarksaremotemonitorinstemofmixedflow
p
32F429
pg
s
yp
h
gpg
S
:,
Abstract
Aimintthe
p
roblemssuchasdecentralizedcontrollabilitndobservabilitfmixedflow
p
umouseinlare-scalearicul-
g
a
y
a
y
o
p
h
gg
(,,)
SchoolofElectricalInformationEnineerinYunnanMinzuUniversitKunmin50500
,
China
ggyg
6
,,,,
WanenbinZhaninZhaoYuShenYonLuoChenzhi
g
W
g
X
gg
sensorsandHallseedsensorstocollectreal-timeenvironmentandseedofmixedflow
p
emrealizesdatainteraction
pppy
asthemaincontrolchindATK
p
a
,
M751asthemaincommunicationmodulethesstemusesavarietfenvironmentalmonitorin
yy
o
g
and
p
umeedofmixedflow
p
umouseinrealtimethrouhWebterminalorsmart
p
honeAPP
,
andrealizeremotestartandstof
p
s
pp
h
gp
o
betweendevicesandAlicloudinternetofthins
p
latformthrouhMQTT
p
anmonitortheindoor
g
aseousenvironment
gg
,
umswhich
p
rovidesaneffectivesolutionformonitorinndremotecontrolofdisersedmixedflow
p
umouseinariculturalark.
ppg
a
pp
h
gp
:;
Kewords
STM32F429
;
AlicloudInternetofThins
p
latform
;
MQTT
;
ATKM751
;
mixedflow
p
umenvironmentalmonitorin
gpg
y
0
引
言
混流泵房多为密闭环境
,
这就直接导致泵房温度上升
,
电
机的散热能力降低
,
部分线路发热
,
严重的将导致电机烧
6
]
。
线路发热严重时
,
毁
[
线路绝缘层会出现明显的碳化现
在社会科技日益发展的今天
,
各行各业逐渐趋近于工
业化
、
信息化
,
在农业方面也是如此
。
目前在农业方向上
已经有显著的
“
两化融合
”
趋势
,
但针对大型农业园区的供
1
]
。
给水问题依旧严峻
[
象
,
同时会释放二氧化碳
,
增加了环境二氧化碳浓度
。
针对目前混流泵房存在的问题
,
本文以云南某农业园
区混流泵房信息化为例
,
提出了一种基于阿里云的混流泵
房远程监控系统设计方案
,
具有较强的实用性
。
农业园区的正常稳定供水对于农业园区的正常运行
至关重要
,
其使用的供水方案主要为沿河建设混流泵房
,
2
]
。
目前泵房混流泵的启停
抽取河水作为园区灌溉用水
[
1
系统架构
远程监控终端
、
4G
蜂窝网络以及阿里云物联网平台构成
。
首先将远程监控终端安装在混流泵房内
,
再把霍尔转速传
感器安装到混流泵传动轴上
,
即可通过
MCU
采集混流泵
房环境数据以及混流泵转速
。
利用
ATKM751
模块支
MQTT
通信协议规范将数据上传到阿里云物联网平台
,
并接收平台下发的混流泵控制信号
。
通过阿里云提供的
持的
4
按照
G
蜂窝网络与阿里云物联网平台进行通信
,
混流泵房远程监控系统结构如图
1
所示
,
整个系统由
控制主要依靠工作人员到现场进行分合闸操作
,
部分地区
3-4
]
。
但由于混流泵需要长时间
使用无线电遥控进行控制
[
5
]
,
不间断工作且无人值守
[
针对这一工作特性
,
要保证混
流泵的稳定工作
,
仅依靠无线电遥控对电机进行控制显然
是不够的
。
在混流泵工作过程中
,
电机必然会出现发热现象
,
且
)。
云南省教育厅科学研究基金项目
(
*
基金项目
:
2020Y0240
3 8
Microcontrollers&EmbeddedSstems
2021
年第
1
期
y
www
.
mesnet
.
com
.
cn
IoTStudio
设计支持云平台的智能手机
APP
以及
Web
端
服务
,
对现场参数进行监测
,
实现数据监测查询
、
设备控制
2
低功耗模式并主动降低
I
所以在其进入采集
C
通信速率
,
2
模式后需要对应降低主控模块
IC
总线通信速率才能正
以及故障预警等多种功能
,
同时阿里云平台能够共享平台
数据
,
为企业信息管理平台提供了数据获取接口
。
常采集信号
。
如表
1
所列
。
通过查阅
CCS811
通信手册得知该模块的通信参数
表
1 CCS811
模块通信参数
对应寄存器位置
0x20
0x00
0x01
0xE0
0x02
长度
/
字节
1
1
1
8
1
CCS811
模块参数
设备地址
设备状态
测量模式
气体浓度数据
错误代码
图
1 Modbus
物联网网关整体结构图
其中气体浓度数据包括了二氧化碳浓度数据和广泛
挥发性有机化合物气体数据
,
其中二氧化碳浓度数据高位
真实浓度值
C
需要通过下式处理才能得到
:
1
位
,
C=R
H
×16+R
L
2
2
2
远程监控终端硬件设计及参数配置
远程监控终端主要由
STM32F429
主控模块
、
ATK
M751
通信模块
、
CCS811
气体传感器和
ZC400
霍尔速度
传感器构成
。
硬件结构如图
2
所示
。
R
H
和低位
R
L
分别为
8
位气体浓度数据的第
0
位和第
,
进入采集状态后
,
自动降为
7
所以采集模式下
,
需要
0kbs
p
,
当
CCS811
模块在准备状态下
IC
总线速度为
400kbs
p
2.3 ATKM751
通信参数设置
2
对主控模块的
IC
通信频率进行降低
。
由于
AATKM751
与主控模块通过串口连接
,
TK
且通信模块与主控模块间
M751
模块支持多种方式连接
,
距小
,
所以使用
TTL
电平直连效果较好
。
因此
ATK
即波特
M751
模块串口波特率要与嵌入式控制系统匹配
,
率设置为
1
数据格式为数据位
8
位
、
停止位
1
位
、
15200
,
无校验位
。
数据透传单元
)
模
ATKM751
模块为新型
4GDTU
(
图
2
远程监控终端硬件结构图
2.1
监控终端相关电路设计
直接为
CLM2596S
模块将电压从
12V
降低至
5V
,
CS811
块
,
通过
A
工作位置在运营商信
T
指令对模块进行配置
,
号覆盖范围内即可使用
。
虽然该模块为
4
但
G
透传模块
,
在没有
4
模块能够自动降为
3G
信号时
,
G
甚至
2G
信号进
行通信
,
由于
MQ
即使在网络状况不
TT
通信协议的特点
,
佳的情况下依然可以正常使用
。
远程监控终端采用
1
通过
2V
直流电源进行供电
,
模块
、
将
5VZC400
模块以及
ATKM751
模块进行供电
,
电压通过
AM
给主控
MCS11173.3
芯片转为
3.3V
,
U
供电
。
由于监控系统对实时性要求较高
,
所以需要使用小
,
能够满足需求
。
MHz
2
3
远程监控系统功能设计
3.1
远程监控终端软件
混流泵房远程监控终端需要完成以下功能
:
混流泵的
转速采集
、
混流泵启停控制
、
泵房室内二氧化碳浓度
、
数据
分析以及上传
,
包括混流泵正常运行时的参数周期性上报
以及发生故障时的报警信号上报
。
其程序流程图如
图
3
所示
。
由于需要在多任务之间对混流泵工作状态进行统一
型操作系统
,
主控部分选用
S
主频可达到
1TM32F429
,
68
2.2 IC
通信参数设置
模块
,
该模块是一款低功耗且内置
MCU
的环境二氧化碳
2
浓度监测模块
。
由于该模块使用
IC
总线与
MCU
进行
在对混流泵房的气体环境监测过程中使用了
CCS811
通信
,
需要对模块内部寄存器进行读取
,
所以需要使
MCU
2
支持
I
由于
CC
总线
,
CS811
模块在采集状态下会转换成管理
,
在此构建一个数据结构
,
便于存放混流泵房相关参
敬请登录网站在线投稿
()
g
2021
年第
1
期
3 9
/
用
,
该协议是
TCPIP
的上层协
对于嵌入式设备以及各种不可
议
,
使用了订阅
/
发布通信结构
,
靠的网络环境有较好的适应性
。
终端采用
ATKM751
作为通
信设备
,
内置
MQ
主
TT
协议栈
,
ATK
要由
MCU
通过
AT
指令对
M751
模块进行配置和
数据上传
,
其主要工作是将参数
表数据结构体中的参数上传到
物联网平台
,
以及接收并分析物
联网平台下发的指令
,
并传输到
主控
MC
便于设备调试任务
U
,
对混流泵工作状态参数进行写
入和操作
。
4
物联网平台搭建
4.1
物联网平台选择及
属性定义
当下物联网平台种类较多
,
图
3
远程监控系统工作流程
阿里云物联网平台在提供物联
网服务的同时也提供了较为完
善的云服务
。
针对农业园区离散的混流泵房远程监控问
题
,
阿里云物联网平台能够接入钉钉消息通知
,
能在设备
出现故障可能性时
,
通知工作人员到现场进行检查
。
数
,
具体数据结构如表
2
所列
。
参
数
表
2
混流泵房参数表
数据类型
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
泵房
CO
2
浓度
混流泵转速
混流泵工作状态
泵房报警标志位
泵房
ID
针对混流泵房远程监控系统
,
需要监测的属性主要为
泵房二氧化碳浓度
、
混流泵转速
、
工作状态以及报警标志
。
如图
4
所示
,
在阿里云物联网平台建立新设备
,
并定义对
应属性
。
)
浮点型
(
float
)
整型
(
int32
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
4.2
数据监测以及服务开发
数据上传至物联网平台后需要通过设备对数据进行
展示以及远程控制
,
阿里云的
IoTStudio
平台提供了智能
3.2
数据采集任务功能设计
数据采集功能的主要任务是获取数据并判断所获取
数据是否异常
。
工作流程主要为通过
MCU
读取
CCS811
模块和
Z
将数据转化为参数表
C400
模块采集到的数据
,
对应数据类型后存入数据结构体
。
数据填入结构
体并对当前数据与正常数据进行比较
,
若采集到
的数据与正常值偏离过大
,
则设备有可能出现故
障
。
为了避免传感器出现测量误差导致混流泵停
机的情况
,
仅将泵房报警标志位置高
,
不对设备进
行停机操作
。
手机平台
A
此处以
A
设
PP
快捷开发工具
,
ndroid
端为例
,
计的监测界面如图
5
所示
。
由于工作人员不能对
A
且不能保
PP
进行实时监视
,
3.3 MQTT
通信任务
约
、
轻量
、
易于使用的特性被各物联网平台广泛应
在一般物联网应用层上
,
MQTT
协议以其简
图
4
设备属性定义图
4 0
Microcontrollers&EmbeddedSstems
2021
年第
1
期
y
www
.
mesnet
.
com
.
cn
图
7
阿里云物联网平台混流泵转速测试数据
图
5 Android
监测界面
证
A
所以还需启动钉钉的提醒服
PP
随时保持开启状态
,
务
,
保证在设备出现故障时能够有相关工作人员收到对应
的报警信号
。
使用阿里云提供的规则引擎能够快速将报
7
]
。
警信号引入钉钉
,
通知相关工作人员进行处理
[
5
设备测试及应用
当系统正常工作后
,
监控终端的
ATKM751
模块指
示灯会以
2s
为周期进行闪烁
,
当指示灯闪烁时
,
云平台
即可收到上报数据
,
如图
6
所示
。
图
8
阿里云物联网平台泵房二氧化碳浓度测试数据
并实时上传到物联网平台
。
监控系统是保证混流泵能够
稳定安全地进行工作
,
所以在出现报警信号时只是进行数
据上报
,
不会从现场切断混流泵电源
。
关于远程监控设备
对混流泵工作故障精准判定问题有待进一步研究
。
参考文献
[]
鲍军民
.1MQTT
协议与阿里云的纺机设备监控系统设计
[]():
单片机与嵌入式系统应用
,
J.2020
,
2043235.
图
6
阿里云物联网平台接收的设备上传报文
[]
黎义斌
,
何慧
,
范兆京
,
等
.
叶顶间隙对斜流泵叶轮内部空化
2
]():
流动的影响
[
排灌机械工程学报
,
J.2020
,
383224229.
[]
王京刚
.
]
水泵远程测试系统的设计研究
[
工程建设与设
3J.
():
计
,
2.
远程监控设备正确安装到混流泵房且通信模块正常
运行后
,
此时对测试系统进行为期一小时的运行测试
,
得
到的混流泵转速以及泵房内二氧化碳浓度数据如图
7
和
图
8
所示
。
经过以上测试
,
证明在混流泵工作过程中能实现现场
数据的远程监测
,
并且手机
APP
端也能够正常收到现场
数据和控制现场混流泵启停
,
达到预期目的
。
[]
林启凰
,
林聪炜
,
叶廷秀
,
等
.
可远程控制的安全化学反应装
4
]:
置的创新研究及应用
[
应用化工
,
J.2018
,
47
(
6
)
1267
1269
,
1273.
[]
卓亮
,
赵飞
,
马立丽
,
等
.
航空电机及控制器的温度场仿真分
5
]():
析
[
电机与控制应用
,
J.2019
,
4675155.
6
结
语
[]
阎璐
.
水下航行器推进用永磁电机工作状态热分析
[
西
6D
]
.
安
:
西北工业大学
,
2007.
本文设计的基于阿里云的混流泵房远程监控系统实
[]
实现
“
云钉一体
”
成阿里云重要发展方向
[
中国信息化周
7N
]
.
()
报
,
2.
现了农业园区离散混流泵的统一控制
,
解决了农业园区信
息化过程中的统一管理以及远程控制等问题
。
通过实验
表明
,
该监控系统能稳定运行
,
且能够采集现场真实数据
,
王文斌
(
硕士研究生
)
主要研究方向为嵌入式控制系统
;
张鑫
(
硕士
,
研究生
)
主要研究方向为电动汽车充电调度
、
电力系统等
。
()
责任编辑
:
薛士然
收稿日期
:
2020-07-06
敬请登录网站在线投稿
()
g
2021
年第
1
期
4 1
2024年6月5日发(作者：言高峻)
阿里云物联网平台的混流泵房远程监控系统设计
*
王文斌
,
张鑫
,
赵玉
,
沈勇
,
罗成志
()
云南民族大学
电气信息工程学院
,
昆明
650500
摘要
:
针对大型农业园区混流泵房较为分散
、
可控性和可观测性低等问题
,
设计并实现了基于阿里云的混流泵房远程监
控系统
。
系统以
S
利用多种环境监测传感器和霍尔转速传
TM32F429
为主控芯片
,
ATKM751
模块为主要通信模块
,
感器实时采集混流泵房的环境以及混流泵转速
。
系统通过
MQTT
协议实现设备与阿里云物联网平台的数据交互
。
用
户能够通过
W
并能够实现泵房远
eb
端或者智能手机
APP
对混流泵房的室内气态环境以及混流泵转速进行实时监测
,
程控制
,
为农业园区分散的混流泵房工作环境监测以及远程控制提供了一个有效解决途径
。
关键词
:
阿里云物联网平台
;
混流泵
;
环境监测
STM32F429
;
MQTT
;
ATKM751
;
中图分类号
:
TP87
文献标识码
:
A
DesinofRemoteMonitorinstemofMixedFlowPumoomBasedonAliCloud
gg
S
yp
R
,
turalarksaremotemonitorinstemofmixedflow
p
32F429
pg
s
yp
h
gpg
S
:,
Abstract
Aimintthe
p
roblemssuchasdecentralizedcontrollabilitndobservabilitfmixedflow
p
umouseinlare-scalearicul-
g
a
y
a
y
o
p
h
gg
(,,)
SchoolofElectricalInformationEnineerinYunnanMinzuUniversitKunmin50500
,
China
ggyg
6
,,,,
WanenbinZhaninZhaoYuShenYonLuoChenzhi
g
W
g
X
gg
sensorsandHallseedsensorstocollectreal-timeenvironmentandseedofmixedflow
p
emrealizesdatainteraction
pppy
asthemaincontrolchindATK
p
a
,
M751asthemaincommunicationmodulethesstemusesavarietfenvironmentalmonitorin
yy
o
g
and
p
umeedofmixedflow
p
umouseinrealtimethrouhWebterminalorsmart
p
honeAPP
,
andrealizeremotestartandstof
p
s
pp
h
gp
o
betweendevicesandAlicloudinternetofthins
p
latformthrouhMQTT
p
anmonitortheindoor
g
aseousenvironment
gg
,
umswhich
p
rovidesaneffectivesolutionformonitorinndremotecontrolofdisersedmixedflow
p
umouseinariculturalark.
ppg
a
pp
h
gp
:;
Kewords
STM32F429
;
AlicloudInternetofThins
p
latform
;
MQTT
;
ATKM751
;
mixedflow
p
umenvironmentalmonitorin
gpg
y
0
引
言
混流泵房多为密闭环境
,
这就直接导致泵房温度上升
,
电
机的散热能力降低
,
部分线路发热
,
严重的将导致电机烧
6
]
。
线路发热严重时
,
毁
[
线路绝缘层会出现明显的碳化现
在社会科技日益发展的今天
,
各行各业逐渐趋近于工
业化
、
信息化
,
在农业方面也是如此
。
目前在农业方向上
已经有显著的
“
两化融合
”
趋势
,
但针对大型农业园区的供
1
]
。
给水问题依旧严峻
[
象
,
同时会释放二氧化碳
,
增加了环境二氧化碳浓度
。
针对目前混流泵房存在的问题
,
本文以云南某农业园
区混流泵房信息化为例
,
提出了一种基于阿里云的混流泵
房远程监控系统设计方案
,
具有较强的实用性
。
农业园区的正常稳定供水对于农业园区的正常运行
至关重要
,
其使用的供水方案主要为沿河建设混流泵房
,
2
]
。
目前泵房混流泵的启停
抽取河水作为园区灌溉用水
[
1
系统架构
远程监控终端
、
4G
蜂窝网络以及阿里云物联网平台构成
。
首先将远程监控终端安装在混流泵房内
,
再把霍尔转速传
感器安装到混流泵传动轴上
,
即可通过
MCU
采集混流泵
房环境数据以及混流泵转速
。
利用
ATKM751
模块支
MQTT
通信协议规范将数据上传到阿里云物联网平台
,
并接收平台下发的混流泵控制信号
。
通过阿里云提供的
持的
4
按照
G
蜂窝网络与阿里云物联网平台进行通信
,
混流泵房远程监控系统结构如图
1
所示
,
整个系统由
控制主要依靠工作人员到现场进行分合闸操作
,
部分地区
3-4
]
。
但由于混流泵需要长时间
使用无线电遥控进行控制
[
5
]
,
不间断工作且无人值守
[
针对这一工作特性
,
要保证混
流泵的稳定工作
,
仅依靠无线电遥控对电机进行控制显然
是不够的
。
在混流泵工作过程中
,
电机必然会出现发热现象
,
且
)。
云南省教育厅科学研究基金项目
(
*
基金项目
:
2020Y0240
3 8
Microcontrollers&EmbeddedSstems
2021
年第
1
期
y
www
.
mesnet
.
com
.
cn
IoTStudio
设计支持云平台的智能手机
APP
以及
Web
端
服务
,
对现场参数进行监测
,
实现数据监测查询
、
设备控制
2
低功耗模式并主动降低
I
所以在其进入采集
C
通信速率
,
2
模式后需要对应降低主控模块
IC
总线通信速率才能正
以及故障预警等多种功能
,
同时阿里云平台能够共享平台
数据
,
为企业信息管理平台提供了数据获取接口
。
常采集信号
。
如表
1
所列
。
通过查阅
CCS811
通信手册得知该模块的通信参数
表
1 CCS811
模块通信参数
对应寄存器位置
0x20
0x00
0x01
0xE0
0x02
长度
/
字节
1
1
1
8
1
CCS811
模块参数
设备地址
设备状态
测量模式
气体浓度数据
错误代码
图
1 Modbus
物联网网关整体结构图
其中气体浓度数据包括了二氧化碳浓度数据和广泛
挥发性有机化合物气体数据
,
其中二氧化碳浓度数据高位
真实浓度值
C
需要通过下式处理才能得到
:
1
位
,
C=R
H
×16+R
L
2
2
2
远程监控终端硬件设计及参数配置
远程监控终端主要由
STM32F429
主控模块
、
ATK
M751
通信模块
、
CCS811
气体传感器和
ZC400
霍尔速度
传感器构成
。
硬件结构如图
2
所示
。
R
H
和低位
R
L
分别为
8
位气体浓度数据的第
0
位和第
,
进入采集状态后
,
自动降为
7
所以采集模式下
,
需要
0kbs
p
,
当
CCS811
模块在准备状态下
IC
总线速度为
400kbs
p
2.3 ATKM751
通信参数设置
2
对主控模块的
IC
通信频率进行降低
。
由于
AATKM751
与主控模块通过串口连接
,
TK
且通信模块与主控模块间
M751
模块支持多种方式连接
,
距小
,
所以使用
TTL
电平直连效果较好
。
因此
ATK
即波特
M751
模块串口波特率要与嵌入式控制系统匹配
,
率设置为
1
数据格式为数据位
8
位
、
停止位
1
位
、
15200
,
无校验位
。
数据透传单元
)
模
ATKM751
模块为新型
4GDTU
(
图
2
远程监控终端硬件结构图
2.1
监控终端相关电路设计
直接为
CLM2596S
模块将电压从
12V
降低至
5V
,
CS811
块
,
通过
A
工作位置在运营商信
T
指令对模块进行配置
,
号覆盖范围内即可使用
。
虽然该模块为
4
但
G
透传模块
,
在没有
4
模块能够自动降为
3G
信号时
,
G
甚至
2G
信号进
行通信
,
由于
MQ
即使在网络状况不
TT
通信协议的特点
,
佳的情况下依然可以正常使用
。
远程监控终端采用
1
通过
2V
直流电源进行供电
,
模块
、
将
5VZC400
模块以及
ATKM751
模块进行供电
,
电压通过
AM
给主控
MCS11173.3
芯片转为
3.3V
,
U
供电
。
由于监控系统对实时性要求较高
,
所以需要使用小
,
能够满足需求
。
MHz
2
3
远程监控系统功能设计
3.1
远程监控终端软件
混流泵房远程监控终端需要完成以下功能
:
混流泵的
转速采集
、
混流泵启停控制
、
泵房室内二氧化碳浓度
、
数据
分析以及上传
,
包括混流泵正常运行时的参数周期性上报
以及发生故障时的报警信号上报
。
其程序流程图如
图
3
所示
。
由于需要在多任务之间对混流泵工作状态进行统一
型操作系统
,
主控部分选用
S
主频可达到
1TM32F429
,
68
2.2 IC
通信参数设置
模块
,
该模块是一款低功耗且内置
MCU
的环境二氧化碳
2
浓度监测模块
。
由于该模块使用
IC
总线与
MCU
进行
在对混流泵房的气体环境监测过程中使用了
CCS811
通信
,
需要对模块内部寄存器进行读取
,
所以需要使
MCU
2
支持
I
由于
CC
总线
,
CS811
模块在采集状态下会转换成管理
,
在此构建一个数据结构
,
便于存放混流泵房相关参
敬请登录网站在线投稿
()
g
2021
年第
1
期
3 9
/
用
,
该协议是
TCPIP
的上层协
对于嵌入式设备以及各种不可
议
,
使用了订阅
/
发布通信结构
,
靠的网络环境有较好的适应性
。
终端采用
ATKM751
作为通
信设备
,
内置
MQ
主
TT
协议栈
,
ATK
要由
MCU
通过
AT
指令对
M751
模块进行配置和
数据上传
,
其主要工作是将参数
表数据结构体中的参数上传到
物联网平台
,
以及接收并分析物
联网平台下发的指令
,
并传输到
主控
MC
便于设备调试任务
U
,
对混流泵工作状态参数进行写
入和操作
。
4
物联网平台搭建
4.1
物联网平台选择及
属性定义
当下物联网平台种类较多
,
图
3
远程监控系统工作流程
阿里云物联网平台在提供物联
网服务的同时也提供了较为完
善的云服务
。
针对农业园区离散的混流泵房远程监控问
题
,
阿里云物联网平台能够接入钉钉消息通知
,
能在设备
出现故障可能性时
,
通知工作人员到现场进行检查
。
数
,
具体数据结构如表
2
所列
。
参
数
表
2
混流泵房参数表
数据类型
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
泵房
CO
2
浓度
混流泵转速
混流泵工作状态
泵房报警标志位
泵房
ID
针对混流泵房远程监控系统
,
需要监测的属性主要为
泵房二氧化碳浓度
、
混流泵转速
、
工作状态以及报警标志
。
如图
4
所示
,
在阿里云物联网平台建立新设备
,
并定义对
应属性
。
)
浮点型
(
float
)
整型
(
int32
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
)
无符号字符型
(
unsinedchar
g
4.2
数据监测以及服务开发
数据上传至物联网平台后需要通过设备对数据进行
展示以及远程控制
,
阿里云的
IoTStudio
平台提供了智能
3.2
数据采集任务功能设计
数据采集功能的主要任务是获取数据并判断所获取
数据是否异常
。
工作流程主要为通过
MCU
读取
CCS811
模块和
Z
将数据转化为参数表
C400
模块采集到的数据
,
对应数据类型后存入数据结构体
。
数据填入结构
体并对当前数据与正常数据进行比较
,
若采集到
的数据与正常值偏离过大
,
则设备有可能出现故
障
。
为了避免传感器出现测量误差导致混流泵停
机的情况
,
仅将泵房报警标志位置高
,
不对设备进
行停机操作
。
手机平台
A
此处以
A
设
PP
快捷开发工具
,
ndroid
端为例
,
计的监测界面如图
5
所示
。
由于工作人员不能对
A
且不能保
PP
进行实时监视
,
3.3 MQTT
通信任务
约
、
轻量
、
易于使用的特性被各物联网平台广泛应
在一般物联网应用层上
,
MQTT
协议以其简
图
4
设备属性定义图
4 0
Microcontrollers&EmbeddedSstems
2021
年第
1
期
y
www
.
mesnet
.
com
.
cn
图
7
阿里云物联网平台混流泵转速测试数据
图
5 Android
监测界面
证
A
所以还需启动钉钉的提醒服
PP
随时保持开启状态
,
务
,
保证在设备出现故障时能够有相关工作人员收到对应
的报警信号
。
使用阿里云提供的规则引擎能够快速将报
7
]
。
警信号引入钉钉
,
通知相关工作人员进行处理
[
5
设备测试及应用
当系统正常工作后
,
监控终端的
ATKM751
模块指
示灯会以
2s
为周期进行闪烁
,
当指示灯闪烁时
,
云平台
即可收到上报数据
,
如图
6
所示
。
图
8
阿里云物联网平台泵房二氧化碳浓度测试数据
并实时上传到物联网平台
。
监控系统是保证混流泵能够
稳定安全地进行工作
,
所以在出现报警信号时只是进行数
据上报
,
不会从现场切断混流泵电源
。
关于远程监控设备
对混流泵工作故障精准判定问题有待进一步研究
。
参考文献
[]
鲍军民
.1MQTT
协议与阿里云的纺机设备监控系统设计
[]():
单片机与嵌入式系统应用
,
J.2020
,
2043235.
图
6
阿里云物联网平台接收的设备上传报文
[]
黎义斌
,
何慧
,
范兆京
,
等
.
叶顶间隙对斜流泵叶轮内部空化
2
]():
流动的影响
[
排灌机械工程学报
,
J.2020
,
383224229.
[]
王京刚
.
]
水泵远程测试系统的设计研究
[
工程建设与设
3J.
():
计
,
2.
远程监控设备正确安装到混流泵房且通信模块正常
运行后
,
此时对测试系统进行为期一小时的运行测试
,
得
到的混流泵转速以及泵房内二氧化碳浓度数据如图
7
和
图
8
所示
。
经过以上测试
,
证明在混流泵工作过程中能实现现场
数据的远程监测
,
并且手机
APP
端也能够正常收到现场
数据和控制现场混流泵启停
,
达到预期目的
。
[]
林启凰
,
林聪炜
,
叶廷秀
,
等
.
可远程控制的安全化学反应装
4
]:
置的创新研究及应用
[
应用化工
,
J.2018
,
47
(
6
)
1267
1269
,
1273.
[]
卓亮
,
赵飞
,
马立丽
,
等
.
航空电机及控制器的温度场仿真分
5
]():
析
[
电机与控制应用
,
J.2019
,
4675155.
6
结
语
[]
阎璐
.
水下航行器推进用永磁电机工作状态热分析
[
西
6D
]
.
安
:
西北工业大学
,
2007.
本文设计的基于阿里云的混流泵房远程监控系统实
[]
实现
“
云钉一体
”
成阿里云重要发展方向
[
中国信息化周
7N
]
.
()
报
,
2.
现了农业园区离散混流泵的统一控制
,
解决了农业园区信
息化过程中的统一管理以及远程控制等问题
。
通过实验
表明
,
该监控系统能稳定运行
,
且能够采集现场真实数据
,
王文斌
(
硕士研究生
)
主要研究方向为嵌入式控制系统
;
张鑫
(
硕士
,
研究生
)
主要研究方向为电动汽车充电调度
、
电力系统等
。
()
责任编辑
:
薛士然
收稿日期
:
2020-07-06
敬请登录网站在线投稿
()
g
2021
年第
1
期
4 1