一种基于物联网技术的智能拉绳保护装置的制作方法

本实用新型涉及输送机拉绳保护技术领域，具体为一种基于物联网技术的智能拉绳保护装置。

背景技术：

拉绳保护装置一般由驱动臂、传动轴、扭力弹簧、复位柄、凸轮、锁槽及微动开关等组成。拉绳开关安装于皮带输送机的两侧的机架上，用钢丝绳沿着输送机两侧把相邻两个拉绳保护装置连接起来。当输送带设备发生紧急事故时，在现场沿线任意处拉动钢丝绳，钢丝绳牵动驱动臂旋转，通过传动轴带动扭力弹簧使精密凸轮发生位移，驱动微动开关切断控制线路，使得输送机停止运行。

在输送机领域，每条胶带输送机上至少安装六到八个拉绳保护装置，某些胶带输送机上甚至需要安装几十个拉绳保护装置，当某处故障点拉绳保护装置动作后，运维人员需要逐个装置检查，检修维护工作量巨大，时效性差，同时由于拉绳保护装置使用数量巨大分布广泛，如若采用有线连接的方法势必带来线缆布设联接、后期线路维护检修、施工改建周期漫长等问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种基于物联网技术的智能拉绳保护装置，该装置具备低功耗的无线通信功能、拥有高防护性能、具有宽温工作能力。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于物联网技术的智能拉绳保护装置，包括驱动臂、传动轴、扭力弹簧、凸轮、复位柄、内壳体、微动开关、控制电路板、cpu模块、通信模块、工业锂电池、外壳体和高增益天线。由外部力矩带动动作臂，动作臂旋转通过传动轴连接凸轮，凸轮旋转时触发微动开关，微动开关触点闭合后会触发一个高电平信号和一个低电平信号；所述传动轴上开设有锁槽，动作后继续保持该状态，防止二次事故；控制电路板具有低功耗cpu控制电路，所述低功耗cpu控制电路具备休眠状态和工作状态，控制电路板采用工业锂电池供电。所述低功耗cpu控制电路检测到微动开关动作变化后激活cpu工作状态；cpu工作时通过zigbee或lora无线通信模块发出当前状态信号，该信号通过iot网关接入物联网系统中；所述iot网关接收当前状态信号并上报实时状态到物联网监控系统平台，实现了拉绳保护装置与物联网监控系统的互联。所述拉绳保护装置一般为多个同时安装布设，当某个拉绳保护装置发生拉绳动作后，监控系统可以同步得到来自该拉绳保护装置反馈的状态信息、安装位置、设备信息等内容，增强设备精细化管理，实现排故运维实现点对点模式，提升智能化水平。

本实用新型中进一步的，所述通信模块为zigbee无线通信模块或lora无线通信模块作为物联网主要通讯手段，采用zigbee或lora通讯协议。

本实用新型中进一步的，所述zigbee无线通信模块采用cc1101芯片，主打低功耗及长续航。

本实用新型中进一步的，所述lora无线通信模块采用sx1276芯片，主打远低功耗和距离无线通讯。

本实用新型中进一步的，所述cpu模块为stm8l，该cpu模块集成低功耗和智能控制功能。所述cpu模块具备休眠状态和工作状态，通过外部高低电平激活工作状态，上报数据结束并收到iot网关回传的ack确认指令后转入休眠状态。所述cpu具备控制cc1101芯片或sx1276芯片工作状态，在休眠状态关闭芯片电源以节约电能。所述cpu模块具备与cc1101芯片或sx1276芯片通讯功能，并且将指令集、状态参数通过以上芯片转为无线信号，通过无线方式接入物联网中。

本实用新型中进一步的，所述智能拉绳保护装置采用内置工业锂电池模块供电，控制电路板和电池均固定连接在外壳体内。

本实用新型中进一步的，智能拉绳保护装置安装时无需接线，不限制安装位置和使用环境，随用随装，节约电源线和施工成本。还无需考虑浪涌保护问题和接口防护问题。

本实用新型中进一步的，可以通过上报信号强度判断当前装置安装位置是否合适、可以判定装置周围是否存在干扰源以及干扰源强度大小、信号强度的分布情况、可以确定iot网关的安装位置是否合适。进一步降低安装风险，提升施工效率。

本实用新型中进一步的，所述采用高低电平冗余触发机制，高电平对应微动开关常开触点，低电平对应微动开关常闭触点。所述高低电平冗余触发机制除了监测外部状态，还可以检测微动开关触点是否接触不良、损坏等情况，具备自检功能和冗余触发功能，保障设备极限情况下可靠触发。

本实用新型中进一步的，所述智能拉绳装置采用多频段设置方式实现抗干扰功能。具备410mhz-450mhz的工作频段，按照1mhz的间隔进行布设具有40条通讯通道，即可以避免本装置信号被干扰，也避免了干扰到其它设备。宽幅跳频及多频段设置方式作为提升可靠性有一个有效方法。

本实用新型中进一步的，该装置具备心跳包功能，即在低功耗cpu控制电路休眠状态下，每10秒钟转醒，采集并上传心跳数据。所述传统低功耗通讯装置在发送心跳帧时仅发送一个数据，并且为了降低能耗甚至不开启检测单元。本装置采用自主研发的低功耗算法，在空速和数据长度以及发送距离上取最优解，发送、接收一次心跳帧8字节数据仅需40ms，并且发送的心跳帧数据包括了电池电压、装置状态、信号质量数据信息。在压缩了数据长度的基础上，增加了帧头校验+数据长度校验+校验和的校验方式，对数据的上报可靠性进行了有效的保障。

本实用新型中进一步的，所述微动开关为欧姆龙牌高品质微动开关，所述外壳体的材质为304不锈钢材料。所述设备传动轴、内壳体、外壳体和高增益天线连接处，采用多种规格硅胶密封胶垫和胶圈，防水防尘，防护等级可达ip66，进一步提升适用性和可靠性。

本实用新型中进一步的，所述高增益天线为定制鞭状软天线，可以预防因碰撞、物体砸落导致的损坏。最大限度延长设备部件使用寿命。

综上所述，所述智能拉绳保护装置基于物联网技术开发，目的是将分散的点物物相连，组成一个庞大的、分组明细、便于管理、易于检修维护的物联网节点设备，智能拉绳保护装置基于iot技术理念，当拉绳保护装置状态改变后，信息立即通过无线网络发送至iot网关。iot网关收集信息并转发到监控平台，监控平台会第一时间显示发生动作装置所在位置并显示装置状态，现场运维人员可以通过获得的报警信息（包括声光报警、监控显示屏图像和声音提示、短消息等方式）直接赶往故障点排除故障，提升了设备管理以及维保效能，减少了维保时间，提升了使用便利性。并可以通过各种信息终端，包括云端、pc端、移动通信器械端，读取信息，方便设备管理及报警消息及时处置，提升管理效能、提高设备利用率、降低运维费用。

有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：

1、当输送机现场发生紧急故障时，可拉动系于驱动臂上的钢丝绳，传动轴旋转而带动装置凸轮并驱动微动开关动作，发出停机信号，胶带输送机即停止动作，拉绳保护装置内部的控制电路板可以检测微动开关动作开关量，因为微动开关触点闭合后会触发一个高电平信号，这个高电平信号就是微动开关的开关量，当控制电路板检测到微动开关开关量变化后通过zigbee无线通信模块或lora无线通信模块发出状态信号，并由iot网关平台接收上传监控系统平台，实现了拉绳保护装置与监控系统的联结，当某个拉绳保护装置发生拉绳动作后，监控系统可以同步得到来自拉绳保护装置反馈的状态信息，排故运维实现点对点模式。

2、本实用新型因为采用无线通信技术实现与监控系统的通讯，控制电路板不需要通过外部接线的方式与其它设备相连接，因此无需考虑浪涌保护问题和接口防护问题，使用更加方便。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电路示意图。

图中，各附图标记的含义如下：1、驱动臂；2、传动轴；3、扭力弹簧；4、凸轮；5、复位柄；6、内壳体；7、微动开关；8、控制电路板；9、外壳体；10、高增益天线；11、电源模块。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本实用新型基于iot技术理念，通过低功耗无线通信技术赋予了拉绳保护装置信息传递的能力，将每一个保护装置都变成了无线网络中的一个节点，当拉绳保护装置状态改变后，信息立即通过无线网络发送出去并有iot网关手机转发到监控平台，并可以通过各种信息终端，包括云端、pc端、移动通信器械端，读取信息，及时进行处置。

本实用新型采用iot技术，通过lora和zigbee通讯协议实现低功耗的无线通信功能。当装置发生拉绳动作后，监控平台会第一时间显示发生动作装置所在位置并显示装置状态，现场运维人员可以通过获得的报警信息（包括声光报警、监控显示屏图像和声音提示、短消息等方式）直接赶往故障点排除故障，提升了设备管理以及维保效能，减少了维保时间，提升了使用便利性。具体的见如下实施例。

实施例一：

如图1所示，一种基于物联网技术的智能拉绳保护装置，包括驱动臂1、传动轴2、扭力弹簧3、凸轮4、复位柄5、内壳体6、微动开关7、和外壳体9，传动轴2上开设有锁槽，还包括通信模块、cpu模块、控制电路板8和高增益天线10，控制电路板8能够检测微动开关7的动作开关量，通信模块搭配不同频段的高增益天线10，当控制电路板8检测到微动开关7的开关量变化后通过通信模块发出状态信号，通信模块将状态信号发送给iot网关平台，iot网关平台接收后上传至监控系统平台。其中通信模块为zigbee无线通信模块或lora无线通信模块，采用lora或zigbee通讯协议。

本实施例中，通过lora和zigbee通讯协议实现低功耗的无线通信功能。其中lora运用sx1276芯片、zigbee运用cc1101芯片作为无线通信模块的硬件，stm8l作为cpu模块，空速统一为2.4k，数据长度为8字节，采用主动上报的方式与基站间进行通讯。传统低功耗通讯装置在发送心跳帧时仅发送一个数据，并且为了降低能耗甚至不开启检测单元。本实用新型低功耗通信采用低功耗算法，在空速和数据长度以及发送距离上取最优解，发送-接收一次心跳帧8字节数据仅需40ms，并且发送的心跳帧数据包括了电池电压、装置状态、信号质量数据信息。在压缩了数据长度的基础上，增加了帧头校验+数据长度校验+校验和的校验方式，对数据的可靠性进行了有效的保障。

在本实用新型发出信号后由iot网关接收信号并接入监控系统平台。iot网关支持2.4g无线通讯、zigbee、lora无线接入功能。支持汇聚模式，单个iot网关最大支持254个数据采集模块接入。iot网关通过高增益天线将无线信号覆盖到整个拉绳保护装置分布区域。使得现场孤立的设备和传感器具备无线网络接入能力；iot网关同时支持通过rs485、rj45、can总线协议，可通过该协议接入监控系统平台服务器中，将各拉绳保护装置的数据信息传送监控系统平台，实现监控与管理。

本实施例因为采用无线通信技术实现与监控系统的通讯，控制电路不需要通过外部接线的方式与其它设备相连接，因此无需考虑浪涌保护问题和接口防护问题。

本实施例装置内部采用一组常开常闭触点，进而具备自诊断功能，在正常情况下上传到监控系统的自诊断信号字节应为1，如若上传到监控系统的自诊断信号字节应为0则说明装置内部触点损坏。

本实施例具备信号强度上报功能，通过上报信号强度可以判断当前装置安装位置是否合适、可以判定装置周围是否存在干扰源以及干扰源强度大小、信号强度的分布情况可以确定iot网关的安装位置是否合适。

本实施例具备较强的抗干扰性，装置采用多频段设置方式实现抗干扰功能。传统无线通讯设备常采用切换信道加大发生增益来实现抗干扰功能，但是一般干扰源的频率十分宽泛，信号在低频时只能进行100k-200k的切换，对宽信源干扰效果不佳。本实施例具备410mhz-450mhz的工作频段，即使按照1mhz的间隔进行布设也具有40条通讯通道，即可以避免本装置信号被干扰，也避免了干扰到其它设备。

本实施例在结构设计和材料选材中也着重考虑了拉绳保护装置的宽温性，通过选用欧姆龙等品牌的高品质微动开关、高品质电子元器件、定制电池并对电池进行相应的保护以保证在-40℃-80℃的环境下以及胶带输送机恶劣的使用环境下依旧可靠工作。

当输送机现场发生紧急故障时，可拉动系于驱动臂1上的钢丝绳，传动轴2旋转而带动装置凸轮4并驱动微动开关7动作，发出停机信号，胶带输送机即停止动作，拉绳保护装置内部的控制电路板8可以检测微动开关7动作开关量，因为微动开关7触点闭合后会触发一个高电平信号，这个高电平信号就是微动开关的开关量，当控制电路板8检测到微动开关7开关量变化后通过zigbee无线通信模块或lora无线通信模块发出状态信号，并由iot网关平台接收上传监控系统平台，实现了拉绳保护装置与监控系统的联结，当某个拉绳保护装置发生拉绳动作后，监控系统可以同步得到来自拉绳保护装置反馈的状态信息，排故运维实现点对点模式。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。