簡介

本文來自機智云開發者以飼料機組的重要組成部件粉碎機為研究對象，在對飼料生產工廠進行充分調研的基礎上，設計出一款基于機智云平臺的粉碎機實時故障檢測系統。該系統的主要組成部件為故障診斷終端、物聯網平臺、上位機軟件和智能手機 APP等等。

故障檢測終端以STM32F103VET6為主控制芯片，結合傳感器部件與 ESP8266 芯片，實現對粉碎機運行時產生的電信號、振動信號以及溫濕度信號的檢測與傳輸。

云端以機智云服務器為基礎，結合故障檢測終端，針對粉碎機故障種類搭建機智云云端服務器，以云端通信協議為基礎，實現機智云云端與故障檢測終端的信息交互。上位機界面采用 Lab VIEW 與 C 語言聯合編程，不僅對可視化界面進行部署開發，并且使用 C 語言移植小波算法實現對故障原因的分析和診斷。手機APP的開發基于Android Studio 軟件，并且結合機智云云端，設計開發出了一款能夠與粉碎機故障檢測系統云監測平臺進行信息交互的手機應用軟件，該軟件能夠通過 WiF i 實現與故障檢測終端信息的交互和控制。

基于機智云物聯網平臺的粉碎機遠程故障檢測系統設計，將云平臺技術、嵌入式技術、手機APP設計技術和故障檢測技術相結合，與現有故障檢測技術相比，在技術方面有顯著優勢，并具有較強的實用性。

進入正文

基于粉碎機的工作特性和工作環境，本文進行了基于機智云物聯網平臺的粉碎機遠程故障檢測系統設計，以實現對粉碎機的遠程故障檢測檢測系統設計，以實現對粉碎機的遠程故障檢測云平臺技術將診斷數據、診斷系統、診斷對象和監控設施通過網絡結合為一體，實現對粉碎機的實時監控和遠程故障監測。

能夠實現故障信息的自動獲取、智能信息管理以及信息整合，并且實現對運行設備的實時監測，得到設備的實時信息，針對監測到的問題及時發出警報信號，通知維修人員進行處理，從而使運行設備處于良好的運行狀態。

包含各種傳感器和機智云平臺服務器的完整云平臺系統系統。故障診斷技術和云平臺技術的深度結合和互相滲入，使得粉碎機和基本通信設備更好地結合在一起，實現了資源的有效利用，以及飼料機組的自動化、信息化、智能化，能夠更好地保證飼料的生產。因此，以云平臺為基礎，開展故障診斷系統的研究，具有重要的現實意義。

一、硬件要求

1、準確的信號檢測。要求使用傳感器能夠檢測粉碎機運行時振動、電流、溫度和濕度信號，并且傳感器能夠在復雜工作條件下穩定工作。

2、快速及精確的信號處理。要求控制芯片能夠對檢測到的信號及時且準確的處理，對斷電、堵塞等故障直接做出判斷并報警。

3、穩定的運行環境。故障檢測終端需要安裝在生產線現場，所以穩定性是對系統的基本要求，故障檢測終端要求可以在粉塵、噪聲條件下長時間穩定工作。

二、軟件要求：

1、獨立上位機軟件。要求粉碎機故障診斷器可以使用串口或者 RS485 直接與上位機相連，并將設備運行信息導入上位機組態軟件。軟件的主要功能要求有參數配置、監測數據存儲、溫濕度動態曲線顯示、控制信號發送和故障報警等功能。

2、機智云物聯網平臺：

要求遠程PC端客戶在沒有上位機軟件的情況下可以登錄機智云物聯網平臺，實時查看粉碎機的運行狀態，要求平臺既有良好的可靠性、安全性、實時性。

3、與物聯網平臺相關聯的手機客戶端。要求在客戶身旁沒有 PC 機的情況下，依然能夠通過與智能云平臺相關聯的手機客戶端了解粉碎機運行狀態，要求客戶端具有良好的運行效率，并且響應時間低于 2 秒。

三、粉碎機故障檢測系統的總體架構

根據粉碎機遠程故障檢測系統功能需求，可以將故障檢測系統分為三部分，分別為由傳感器和故障診斷器組成的故障檢測終端，由上位機和手機 APP 組成的客戶終端，由無線網絡和機智云服務器組成的機智云終端。用戶在客戶終端通過因特網向故障診斷器發出請求，故障診斷器在接收到請求之后向傳感器發送信號采集命令，傳感器接收到命令之后開始對制粒機進行信號采集。采集到的數據經傳感器傳輸到故障診斷器，由無線網絡發送到服務器中，再經過因特網傳輸到相應的客戶端，具體如圖 2.1 所示。

四、云平臺選擇

我選擇了機智云物聯網平臺完成故障檢測系統的搭建。機智云是領先的物聯網開發和云服務平臺，AIoT全棧（綜合）物聯網平臺服務領先者，工業互聯網平臺優秀技術供應商，在物聯網、云計算、大數據和人工智能等新一代信息技術領域擁有豐富的產品和實施經驗，目前已服務全球200+國家/地區，業務覆蓋交通物流、新能源、工業互聯、醫療健康、消費電子等眾多行業，在國內多個行業實現市場覆蓋率領先。詳情至www.gizwits.com了解更多或咨詢在線客服。

首先對粉碎機故障檢測系統進行需求分析，并根據功能需求設計總體方案。根據系統需求選取 STM32F103VET6 微控制器芯片作為核心控制芯片，針對故障種類，選用DHT11 數字溫濕度傳感器來檢測飼料的溫度和濕度，選用 LSMZJ1-0.5 電流互感器作為粉碎機故障檢測系統的電信號傳感器，選用壓電振動敲擊傳感器檢測粉碎機在運行過程中產生的振動信號。對故障診斷器的通信方式進行了闡述，選用 WIFI 無線通訊方式將故障診斷終端接入互聯網，選取RS485串口將故障檢測終端檢測的傳感器信號傳輸給上位機。對云平臺進行了闡述，選取機智云物聯網平臺來完成故障檢測系統的搭建。

五、配置入網

使用 GAgent 固件將故障檢測終端接入機智云需要經過三個步驟，

1、設備上電連接。這時 GAgent 向設備端發送請求，設備端接收到請求之后向運行GAgent 固件回復設備信息，如果設備正常工作，那么就將回復 GAgent 所發射出去的心跳包，心跳包 55S 一次，超出三次未回應則連接失敗。

2、配置入網。借助 ESP8266 接收通過 UPD 廣播方式傳送而來的局域網賬號和密碼，進而連接局域網，實現與機智云的通信。

設備的綁定。故障檢測終端在實現與機智云的通信之后發送綁定命令。

六、設備接入機智云物聯網平臺方案

在本文中主要使用了機智云的WIFI接入方式，如圖 5.7 所示，故障檢測終端通過 WIFI 連接云平臺實現故障信息的遠程監控。

七、機智云開發流程

接入機智云物聯網平臺首先要進行賬戶的注冊，然后創建產品，再對設備和應用進行調試。確定產品可以滿足目標需求之后，可以向機智云官方提出發布請求，機智云公司會在云端為產品提供獨立的運行環境，具體的接入流程如圖 5.8 所示

八、機智云云端服務器的搭建

機智云云端服務器的搭建可分為四步，首先是注冊登錄機智云賬號，然后進行產品的創建和技術方案的選定，最后根據故障檢測終端傳來的數據創建對應的數據節點，進行設備和應用開發。

登陸注冊賬號，進入開發者中心，點擊創建新產品按鈕，進入產品創建界面，開始粉碎機故障檢測儀機智云終端的創建，具體操作如：

圖 5.12所示。檢測儀機智云終端的創建

數據點的創建

創建數據點是產品創建過程中非常重要的一環，數據點的主要作用是描述粉碎機故障檢測終端所主要檢測的對象以及參數，是粉碎機故障檢測終端功能的抽象描述。如圖5.13 所示在數據點創建之后，終端設備便可以與機智云網絡相互發送數據。

圖 5.13 數據點功能概述

為了在最大程度上滿足機智云設備對于流量和資源的要求，機智云物聯網平臺的數據節點對傳輸的數據類型做出了詳細的劃分，具體結構如圖 5.14 所示。并且使用一個字節來表示機智云數據節點的最小功能單位，以降低流量消耗。

九、產品發布

產品的發布在機智云的云端服務器搭建成功后，用戶只需將設備數據接入云平臺進行相關測試，機智云物聯網平臺為開發者提供了完整的運行測試環境，代碼自動生成等等。如果產品開發成功可以向機智云提出申請，進行產品的發布。

在產品發布完成后，設備監控平臺會運行在正式的服務器上，并擁有獨立的云端運行環境，使設備可以24小時在線使用。在發布前，設備只能運行在測試服務器， API 每天最多調用 500 次，只適用于產品的調試階段。發布后，設備運行在正式服務器，擁有獨立的云端運行環境，設備連接不受限制，并且機智云官方會主動提供與其他產品合作的機會，具體如圖 5.16 所示。

十、搭建Android開發平臺

使用機智云物聯網平臺的應用開發功能，生成安卓平臺代碼，云平臺自動生成的代碼只是一個框架，使用該框架，APP可以準確的連接機智云云平臺。并且在這個框架的基礎上，開發者可以進行設置和擴展APP 具體功能。

十一、APP控制界面

粉碎機遠程故障檢測系統 APP 的控制界面的主要功能是展示粉碎機的實時運行狀況，并且具有控制設備運行功能。在控制界面中，用戶可以直觀的觀察到粉碎機運行時溫度、濕度以及電流的大小。當溫度、濕度或者電流信號大小超出規定范圍之內，控制界面會根據相應信息判斷故障種類，并對該故障進行精確報警。用戶也可以通過點擊報警模塊，控制故障檢測終端發出刺耳的警報聲，從而提醒現場工作人員粉碎機出現故障。

編輯：lyn