CN110871554A - 低功耗状态监控设备 - Google Patents

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饶彬
林希佳
顾亚飞
张燕枝
陈威振
张斌
曹子建
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Abstract

本发明公开一种低功耗状态监控设备，包括主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块；主控模块与所述加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块电性相连，主控模块为具备有存储能力的小型、微型、低功耗处理器；加速度模块用于采集模具动模及状态监控设备自身的加速度信息并传送至主控模块；定位模块用于采集模具的位置信息并传送至主控模块；温度检测模块用于采集模具的工作温度并传送至主控模块；通讯模块用于数据的远程通讯。该设备包括多重监控功能，同时具备软件防拆的能力。

Description

低功耗状态监控设备
技术领域
本发明涉及的是一种模具的工作加速度、位置、温度等信息监控装置，尤其涉及一种低功耗模具状态监控设备。
背景技术
随着工业4.0时代的转型，基于物联网的工业信息化建设已成为实现制造企业的数字化管理、促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。在塑料工业迅速发展的今天，注塑行业也正在由劳动密集型转向技术密集型转化，而伴随工业水平一起增加的还有大量的工作数据与通信信息，严重影响了实现高效、优质、实时注塑生产运作管理模式。
模具作为重要的成型工具，其工作状态与注塑生产的效率和管理息息相关，其中模具的开合信息关系到生产计数问题，其位置信息关系到模具监控定位问题，其温度信息关系到生产质量问题，企业需要根据生产管理和设备管理的需求采集有用的数据，并在保证数据完整性的前提下提高数据的实时性。
目前，由注塑机直接读取工作信息存在授权难度大、成本高、通用性差、数据不全等问题，而独立的模具工作信息采集法方案都较为复杂，现有技术中的开合模信息采集主要通过接触传感器、电压脉冲传感器、磁信号传感器等进行实现，但在实际运行中误触率高、开合时间检测误差大，而数据传输主要依赖软盘或局域网，实时监控性差，更会导致数据无法长期保存、易丢失及传输效果差、成本高等问题。同时，现有的硬件防拆手段可靠性低、破解容易。因此，研究设计一种高效、可靠、优质、低成本、低功率的模具数据信息采集及反馈***对模具工作监管、优化资源配置至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高效、可靠、低成本、低功耗的智能模具状态监控***，具有多个功能，包括但不限于模具开合次数采集、开合时间记录、温度检测、位置测算、远程无线通信等功能，同时具备软件防拆的能力。
本发明一方面提供了一种低功耗状态监控设备，该模具监控设备包括：主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、防拆模块、电源管理模块。
所述主控模块与所述加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块电性相连，具备有一定存储能力的小型、微型、低功耗处理器，包括但不限于微型控制器（MCU）、微处理器（ARM）、中央处理器（CPU）等，能够处理模具工作的相关信息，根据加速度信息形成模具开和次数、开合时间信息，存储模具温度、位置信息，并实现远程通讯功能。
所述加速度模块用于采集模具动模及状态监控设备自身的加速度信息并传送至主控模块。实际工作中加速度模块可以准确采集模具的工作状态和开合时间，人为、环境干扰因素小。同时基于设备运动状态多方向加速度信息的检测，可以从软件层上判断模具是否被非法拆卸。
所述定位模块用于采集模具的位置信息并传送至主控模块。
所述温度检测模块用于采集模具的工作温度并传送至主控模块。
所述通讯模块包括但不限于esim芯片，用于数据的远程通讯。
所述防拆模块用于实现模具状态监控设备的非法拆卸报警。
所述电源管理模块，电性连接与锂电池、主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块，用于实现信息检测模块的自供电和电压检测，电池设计为不可及，提高模块的封闭性。
在本发明的一个优选实例中，所述主控模块选择自带ARM处理器的NB-IOT/GSM双模基带芯片，用以实现低功耗信息处理与双模数据通讯。
在本发明的一个优选实例中，所述加速度模块选择超低功耗三轴加速度芯片、六轴加速度芯片，用于采集模具工作状态下的加速度信息曲线和模具状态监控设备自身加速度信息。
在本发明的一个优选实例中，所述定位模块选自GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块、基站定位模块、WIFI定位模块和/或IP定位模块。
在本发明的一个优选实例中，所述通讯模块选自移动通信模块、近场通信模块、WIFI模块、可见光通信模块和蓝牙模块等，优选地，使用NB-IOT/GSM双模通讯方案。
本发明实施例的第二方面提供一种模具的智能管理***，包括：本发明实施例的第一方面提供的模具状态监控设备，用于采集、处理并发送模具的工作信息；
远程云***，用于接收并存储所述模具的工作信息，并接受个人计算机或手机的数据访问。
有益效果
本发明提供的低功耗状态监控设备采用的高精度动作姿态检测可以根据开合模的动作特性捕获模具开合的动作，实现开合次数的统计和开合时间的记录，受环境因素影响小、准确率高，有效解决了现有方案普遍存在的误触率高、人为干扰因素大等问题。同时，通过对模块运动状态的检测可以从判断模具是否被非法拆卸，有效降低了硬件防拆方式的不可靠性。采用的低功耗***设计采用但不限于NB主通信、低功耗芯片、基于基带芯片开发等方式，满足了电池供电下的长续航工作，提高了状态监控设备的密封性，有效解决了外部供电的不便性与。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的模具状态监控设备的结构示意图。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为能够更清楚地了解发明的技术手段，可依照说明内容进行实践，并为了更好地展示本发明的设计原理、工作特点和特征优势，以下将结合附图对其进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明公开的低功耗状态监控设备包括：主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、防拆模块、电源管理模块。
所述主控模块与所述加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块电性相连，具备有一定存储能力的小型、微型、低功耗处理器，包括但不限于微型控制器（MCU）、微处理器（ARM）、中央处理器（CPU）等，能够处理模具工作的相关信息，根据加速度信息形成模具开和次数、开合时间信息，存储模具温度、位置信息，并实现远程通讯功能。
所述加速度模块用于采集模具动模及状态监控设备自身的加速度信息并传送至主控模块。实际工作中加速度模块可以准确采集模具的工作状态和开合时间，人为、环境干扰因素小。同时基于设备运动状态多方向加速度信息的检测，可以从软件层上判断模具是否被非法拆卸。
所述定位模块用于采集模具的位置信息并传送至主控模块。
所述温度检测模块用于采集模具的工作温度并传送至主控模块。
所述通讯模块包括但不限于esim芯片，用于数据的远程通讯。
所述防拆模块用于实现模具状态监控设备的非法拆卸报警。
所述电源管理模块，电性连接与锂电池、主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块，用于实现信息检测模块的自供电和电压检测，电池设计为不可及，提高模块的封闭性。
在本实施例中，主控模块优选能够实现无线通信、能将输入信息转化成输出信息并具备一定存储能力的小型、微型、低功耗芯片。优选地，采用支持NB-IOT/GPRS双模通讯的基带芯片，在NB-IOT工作状态下节省***功耗，结合通讯模块esim芯片实现窄频物联网R14 与GSM/GPRS双模式下稳定、无缝链接的数据远程通讯。同时采用内置但不限于微型控制器（MCU）、微处理器（ARM）、中央处理器（CPU）等模块的主控芯片，针对模具的工作状态信息进行采集与处理，无需外加MCU、ARM、CPU等独立模块，实现体积的最小化和功耗的最低化。例如，通过连接三轴加速度计模块采集的加速度信息，进行运行方向加速度阈值判断与整体三轴加速度阈值判断，处理器模块处理并存储相关模具信息，包括但不限于模具的加工次数、循环时间、拆卸情况、位置、温度等信息。
进一步地，无线通讯方案还可选自移动通讯方案、近场通讯方案、WIFI通讯方案、可见光通讯方案和蓝牙通讯方案等。
在本发明中，加速度计模块优选能够物理检测物体运动时三轴方向加速度三轴加速度计，由于模具状态监控设备与动模相连，根据模具工作时运行方向上的加速度信息可以产生动模的运动信号，当动模冲压工作时，运行方向上加速度变大并达到设定阈值，当动模停止工作时，运行方向上加速度归零，处理器模块根据输入的加速度信息可以判别动模的加工次数、循环时间。而当与动模相连接的状态监控设备被非法拆卸时，通过整体三轴方向加速度信号的变化可以判别设备的异动情况，结合物理防拆螺丝、短路检测装置、光敏防拆报警装置判断模块的非法拆卸情况。
在本发明中，为提高模具状态监控设备的密封性，采用内部锂电池供电模式，电池不可及且没有外接电源接口，降低***功耗、延长电池寿命是本发明的希望的特征，在本发明中通过适用NB通信、低功耗芯片、基于基带芯片开发等方式进行功耗的降低。
在本发明中，模具数据采集***还包括防拆卸模块，用于防止模块的非法拆卸。本发明设计的模具状态监控设备属于物理外接式模块，防拆卸模块的存在使得数据监控设备在没有管理者的授权下不能被移除，这样可以更好的管理模具，防止工作信息被人为修改或者模具被挪作他用。在具体实施例中，防拆模块包括硬件防拆与软件防拆，硬件防拆可以包括但不限于使用异形防拆螺丝、铅封装置、撞针式防拆、光敏防拆等方式，软件防拆由处理器模块结合加采集到的三轴加速度信息判别模具监控设备的异动情况，经过数据传输模块上传到云端进行异动报警。
在本发明中，模具状态监控设备还包括定位模块，用于检测模块的位置信息并发送至主控模块。在具体实施例中，可以使用GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块、基站定位模块、WIFI定位模块或IP定位模块等。
实施例2
本发明实施例的第二方面提供一种模具的智能管理***，包括：本发明实施例1中提供的模具状态监控设备，用于采集、处理并发送模具的工作信息；还包括远程云***，用于接收并存储所述模具的工作信息，并接受个人计算机或手机的数据访问。
本发明创造所述的应用方式可根据实际情况进行调整，并不是用来限制发明创造。以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍；本实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法。本发明所述的应用方式可根据实际情况进行调整，并不是用来限制本发明。

Claims (7)

1.低功耗状态监控设备，其特征在于，所述监控设备包括主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块；其中，
所述主控模块与所述加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块、电源管理模块电性相连，所述主控模块为具备有存储能力的小型、微型、低功耗处理器；
所述加速度模块用于采集模具动模及状态监控设备自身的加速度信息并传送至主控模块；
所述定位模块用于采集模具的位置信息并传送至主控模块；
所述温度检测模块用于采集模具的工作温度并传送至主控模块；
所述通讯模块用于数据的远程通讯；
所述电源管理模块与锂电池、主控模块、加速度模块、定位模块、温度检测模块、通讯模块电性连接，用于实现信息检测模块的自供电和电压检测。
2.根据权利要求1所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述监控设备还包括防拆模块，所述防拆模块与主控模块相连，用于实现模具状态监控设备的非法拆卸报警。
3.根据权利要求1所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述主控模块为微型控制器MCU、微处理器ARM或者中央处理器CPU。
4.根据权利要求3所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述主控模块为自带ARM处理器的NB-IOT/GSM双模基带芯片，用以实现低功耗信息处理与双模数据通讯。
5.根据权利要求1所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述加速度模块为超低功耗三轴加速度芯片或者六轴加速度芯片，用于采集模具工作状态下的加速度信息曲线和模具状态监控设备自身加速度信息。
6.根据权利要求1所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块、基站定位模块、WIFI定位模块或IP定位模块。
7.根据权利要求1所述的低功耗状态监控设备，其特征在于，所述通讯模块为移动通信模块、近场通信模块、WIFI模块、可见光通信模块和蓝牙模块。
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