【RT Thread作品秀】设备运行数据分析预警系统 电路方案

【RT-Thread作品秀】设备运行数据分析预警系统作者:林宏华 概述我们在工厂里,特别是生产重型机械的工厂里工作过的人都知道,当我们需要吊起几百斤到到几十吨的重物时,一般都会用到起重机,常见起重机又分为桥式起重机、门式起重机等,都具有自身运行轨道的起重机设备,他们的运行轨道一般根据车间的长度来安装和车间的宽度来设计制造,相当于每台起重设备都是定制的。常见的起重机有双梁和单梁,一般10吨以下多以单梁和小型双梁为主,10吨到20吨以小型双梁为主,20吨以上以双梁为主,同时还配有司机室。 由于轨道很长,所以是由多根轨道拼接而成,连接处会有缝隙,如果缝隙过大会造成起重机运行过程出现剧烈抖动,如果轨道不平,起重机运行时就会有上坡下坡的情况。设备会增加自身负载而影响运行安全。为了实时监测设备运行状态,需要一个小巧跟随设备运行的数据分析仪。可以方便安装在需要监测的部位,当超过设定相关参数的阈值时就会发出报警信息,配合这样测量的数据更加真实可靠。除了用于起重机,还可以用于船舶,游乐设施等。 开发环境本项目采用到硬件方案是:通过ART-Pi STM32H750主板上的I2C引脚和UART以及一个普通IO口就可以实现与STEVAL-MKI197V1(LSM6DSOX)六轴传感器和STEVAL-MKI192V1(LPS22HH)气压传感器的I2C通信,与广和通L610-CN-00 Cat1模块实现串口通信连接物联网平台。 除了以上的外扩硬件外,还使用到了ART-PI板载的资源,如WIFI模块的WIFI和蓝牙功能实现小程序进行蓝牙配网后启动TCP服务器,等待其他客户端连接并进行相关控制。 软件方案是: 开发源码基础:ART-PI SDK1.0,主要使用到出厂案例中的蓝牙配网 STM32CubeMX:主要用于生成相关硬件驱动 开发工具及版本:MDK5.31.0.0 ENV工具:通过menuconfig配置L610组件到工程 物联网可视化软件Node-Red:人机交互页面 阿里云物联网开发平台,其中阿里云和Node-Red是作为数据采集显示运动曲线的上位机,方便对采集的数据进行分析。 手机APP:具有TCP/IP协议,实现连接开发板WIFI。 RT-Thread使用情况概述总的来讲,RT_Thread大部分功能都用到了,因为我是基于出厂代码来添加自己的应用代码的,这里只介绍自己添加了哪些功能代码。 内核部分:使用了任务创建、任务休眠 组件部分:使用了WIFI框架来实现,网络接口驱动、轻量级的TCP/IP协议、AT指令框架、MQTT组件 软件包:使用了广和通L610模组驱动,连接阿里云软件包。 硬件框架 框架如图所示:主要用到ART-PI主板、广和通L610 cat1模组、六轴传感器和气压计。 利用ART-PI板载的WIFI/BT(AP6212A)模组实现TCP服务器,首先通过手机的微信小程序让开发板连接到无线路由器,然后创建TCP服务器。通过局域网手机软件或网络助手软件都可以连接TCP服务器。 六轴传感器和气压计是用于测量设备运行的状态,如姿态、方向、高度、温度等,通过HAL库的I2C实现数据读取。 LSM6DSOX 是小尺寸低噪声低功耗的加速度计陀螺仪二合一芯片 . 具有数字I2C、SPI 和MIPI I3CSM 串口标准输出. 是手持便携式应用的理想选择,如物联网(IoT)连接设备,穿戴,等其他应用。可利用硬件识别出的自由落体事件、6D 方向、单击和双击感应、活动或不活动、唤醒事件,来生成中断信号。可单独设定最多16 个嵌入式有限状态机,用于运动检测或手势识别,例如查看、绝对手腕倾斜、摇晃、连续两次摇晃或拿起。LSM6DSOX 还嵌入了机器学习内核逻辑,可以识别数据模式与用户定义的类别集是否匹配。应用的典型示例有跑步、行走和驾车等活动检测。 LSM6DSOX EVB提供完整的LSM6DSOX信号输出,并在VDD/VDDIO上提供所需的去耦电容,用户基于它可以快速设计自己的系统原型和设备,直接调试评估芯片的功能和性能参数。 LPS22HH 是一款高精度气压传感器,可用作数字输出气压计,具有数字I2C / MIPI I3CSM / SPI 串行接口标准输出。工作压力范围为260 hPa 至1260 hPa,器件能够以最高200 Hz 的输出数据率测量压力值。绝对精度是0.5hPa.LPM下功耗只有4uA.可以用于测量海拔高度,楼层定位,无人机定高,吸尘器吸力大小判断等应用。 LPS22HH EVB提供完整的气压计LPS22HH信号输出,并在VDD/VDDIO上提供所需的去耦电容,用户基于它可以快速设计自己的系统原型和设备,直接调试评估芯片的功能和性能参数。 广和通LTE Cat 1模组L610技术规格: (1)、L610是LTE-Cat1制式;(2)、