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          基于RT-Thread設備運行數據分析預警系統

          極速紫韻 ? 來源:極速紫韻 ? 作者:極速紫韻 ? 2022-06-30 06:22 ? 次閱讀

          概述

          我們在工廠里,特別是生產重型機械的工廠里工作過的人都知道,當我們需要吊起幾百斤到到幾十噸的重物時,一般都會用到起重機,常見起重機又分為橋式起重機、門式起重機等,都具有自身運行軌道的起重機設備,他們的運行軌道一般根據車間的長度來安裝和車間的寬度來設計制造,相當于每臺起重設備都是定制的。常見的起重機有雙梁和單梁,一般10噸以下多以單梁和小型雙梁為主,10噸到20噸以小型雙梁為主,20噸以上以雙梁為主,同時還配有司機室。

          由于軌道很長,所以是由多根軌道拼接而成,連接處會有縫隙,如果縫隙過大會造成起重機運行過程出現劇烈抖動,如果軌道不平,起重機運行時就會有上坡下坡的情況。設備會增加自身負載而影響運行安全。為了實時監測設備運行狀態,需要一個小巧跟隨設備運行的數據分析儀??梢苑奖惆惭b在需要監測的部位,當超過設定相關參數的閾值時就會發出報警信息,配合這樣測量的數據更加真實可靠。除了用于起重機,還可以用于船舶,游樂設施等。

          開發環境

          本項目采用到硬件方案是:通過ART-Pi STM32H750主板上的I2C引腳和UART以及一個普通IO口就可以實現與STEVAL-MKI197V1(LSM6DSOX)六軸傳感器STEVAL-MKI192V1(LPS22HH)氣壓傳感器的I2C通信,與廣和通 L610-CN-00 Cat1 模塊實現串口通信連接物聯網平臺。

          除了以上的外擴硬件外,還使用到了ART-PI板載的資源,如WIFI模塊的WIFI和藍牙功能實現小程序進行藍牙配網后啟動TCP服務器,等待其他客戶端連接并進行相關控制。

          軟件方案是:

          1. 開發源碼基礎:ART-PI SDK1.0,主要使用到出廠案例中的藍牙配網
          2. STM32CubeMX:主要用于生成相關硬件驅動
          3. 開發工具及版本:MDK5.31.0.0
          4. ENV工具:通過menuconfig配置L610組件到工程
          5. 物聯網可視化軟件Node-Red:人機交互頁面
          6. 阿里云物聯網開發平臺,其中阿里云和Node-Red是作為數據采集顯示運動曲線的上位機,方便對采集的數據進行分析。
          7. 手機APP:具有TCP/IP協議,實現連接開發板WIFI。

          RT-Thread使用情況概述

          總的來講,RT_Thread大部分功能都用到了,因為我是基于出廠代碼來添加自己的應用代碼的,這里只介紹自己添加了哪些功能代碼。

          內核部分:使用了任務創建、任務休眠

          組件部分:使用了WIFI框架來實現,網絡接口驅動、輕量級的TCP/IP協議、AT指令框架、MQTT組件

          軟件包:使用了廣和通L610模組驅動,連接阿里云軟件包。

          硬件框架

          框架如圖所示:主要用到ART-PI主板、廣和通L610 cat1模組、六軸傳感器和氣壓計。

          pYYBAGK8iPCAIcBvAAfzEGEVyXM590.png廣和通L610 cat1模組 ART-PI主板 六軸傳感器和氣壓計。poYBAGK8iUmAFeUQAAhIQoBb8-g546.png疊羅漢搭積木
          1. 利用ART-PI板載的WIFI/BT(AP6212A)模組實現TCP服務器,首先通過手機的微信小程序讓開發板連接到無線路由器,然后創建TCP服務器。通過局域網手機軟件或網絡助手軟件都可以連接TCP服務器。
          2. 六軸傳感器和氣壓計是用于測量設備運行的狀態,如姿態、方向、高度、溫度等,通過HAL庫的I2C實現數據讀取。
          3. LSM6DSOX 是小尺寸低噪聲低功耗的加速度計陀螺儀二合一芯片 . 具有數字I2C、SPI 和MIPI I3CSM 串口標準輸出. 是手持便攜式應用的理想選擇,如物聯網(IoT)連接設備,穿戴,等其他應用??衫糜布R別出的自由落體事件、6D 方向、單擊和雙擊感應、活動或不活動、喚醒事件,來生成中斷信號??蓡为氃O定最多16 個嵌入式有限狀態機,用于運動檢測或手勢識別,例如查看、絕對手腕傾斜、搖晃、連續兩次搖晃或拿起。LSM6DSOX 還嵌入了機器學習內核邏輯,可以識別數據模式與用戶定義的類別集是否匹配。應用的典型示例有跑步、行走和駕車等活動檢測。
          4. LSM6DSOX EVB提供完整的LSM6DSOX信號輸出,并在VDD/VDDIO上提供所需的去耦電容,用戶基于它可以快速設計自己的系統原型和設備,直接調試評估芯片的功能和性能參數。
          5. LPS22HH 是一款高精度氣壓傳感器,可用作數字輸出氣壓計,具有數字I2C / MIPI I3CSM / SPI 串行接口標準輸出。工作壓力范圍為260 hPa 至1260 hPa,器件能夠以最高200 Hz 的輸出數據率測量壓力值。絕對精度是0.5hPa.LPM下功耗只有4uA.可以用于測量海拔高度,樓層定位,無人機定高,吸塵器吸力大小判斷等應用。
          6. LPS22HH EVB提供完整的氣壓計LPS22HH信號輸出,并在VDD/VDDIO上提供所需的去耦電容,用戶基于它可以快速設計自己的系統原型和設備,直接調試評估芯片的功能和性能參數。
          7. 廣和通LTE Cat 1模組L610技術規格:

          (1)、L610是LTE-Cat1制式;(2)、L610的基帶是展銳春藤 8910DM,是完全符合3GPP R13官方標準的 Cat.1bis 通信終端解決方案;(3)Cat1 最大上/下行速率 5Mbps UL/10Mbps DL;(4)Cat1 是LTE終端的一個類別,不是新技術,用現有的LTE網絡,網建成熟;(5)、完美承接2G/3G的退網迭代需求;(6)、完美承接部分Cat4的向下兼容替代需求;(7)、Cat1可以覆蓋超30%的物聯網場景 ;(8)、Catx(UE-Category),3GPP定義 LTE終端能力等級,表明了終端所支持的數據處理能力(下載、上傳速 率)、最大的空分復用、調制編碼能力;(9)Cat.1 bis是唯一符合規范的Cat1單天線方案。

          通過它可以實現戶外將測量傳感器數據通過MQTT協議發送到阿里云平臺,模組是通過ART-PI主板的UART1和一個GPIO引腳實現AT指令控制的。模組的供電電源由ART-PI主板5V引腳提供。詳情閱讀:基于廣和通Cat1模塊L610+ RT-Thread AT-Device應用講解.pdf文件

          poYBAGK8iKiAJ_OSAAlwcn9O3RI429.png整體外觀

          軟件框架說明

          軟件部分主要是利用ART-PI的出廠固件實現小程序藍牙配網,為實現局域網連接做好準備,連接好WIFI路由器,然后開發板創建兩個TCP服務器后,即可使用手機端TCP/IP APP來連接開發板,實現手機APP發送相關指令來查看開發板采集到的數據。此時NODERED也可以實現同樣的連接方式,同時還具備連接阿里云的MQTT功能,讓數據可視化,例如查看數據曲線。Cat1 L610模組也是實現MQTT連接阿里云,它的重要意義在于可以在戶外測試設備的運行狀態,因為只需要電話卡就可以實現了數據實時上傳到云端,并用Node-RED遠程監控。

          軟件模塊說明

          應用軟件關鍵部分的邏輯有:

          1. 官網提供的微信小程序:檢測開發板藍牙,并實現通過藍牙配置手機連接的WIFI。
          2. TCP/IP:啟動兩個TCP服務器實現局域網控制,提供兩個端口號5000和6000。
          3. Node-Red:通過物聯網平臺軟件連接TCP服務器和阿里云平臺進行控制和接收開發板采集的數據。
          4. 阿里云物聯網平臺:與L610實現MQTT連接,上傳傳感器數據;與Node-Red連接獲取傳感數據并集中顯示在Node-Red人機交互頁面中。
          5. 手機APP :下載第三方的TCP/IP協議的APP連接開發板的TCP服務器,例如連接192.168.1.6 端口5000。實現查詢傳感器數據,控制開發板。
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            的頭像 h1654156073.1491 發表于 06-30 10:44 ? 46次 閱讀
            EIoT能源物聯網開放平臺的主要功能介紹

            實時操作系統RTOS的介紹

              RTOS 是確保嵌入式設備(例如用于物聯網、機器人和移動設備)的可預測和及時執行的關鍵組件。因此....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-30 10:43 ? 117次 閱讀

            RT-Thread記錄(十、全面認識 I/O 設備模型)

            學完 RT-Thread 內核,從本文開始熟悉了解 RT-Thread I/O 設備管理相關知識。
            的頭像 矜辰所致 發表于 06-30 10:38 ? 1330次 閱讀
            RT-Thread記錄(十、全面認識 I/O 設備模型)

            物聯網數據庫管理注意事項

              在物聯網邊緣設備上收集和管理的數據量不斷增長,這對物聯網工程師和數據庫管理系統供應商必須不斷研究....
            發表于 06-30 10:18 ? 114次 閱讀
            物聯網數據庫管理注意事項

            機智云AIoT開發及云服務平臺助力數字化轉型升級

            物聯網(IoT)產品的快速更新迭代,使得很多研發出來的產品越來越頻繁地進行技術升級。尤其在當下,一個....
            的頭像 機智云物聯網 發表于 06-30 10:15 ? 64次 閱讀

            如何合規性為嵌入式市場中平衡敏捷過渡

            在一個敏捷性需要與合規性共存的世界中,很高興知道這是絕對可能的,只要通過正確的文化、工具和流程來解決....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-30 09:36 ? 50次 閱讀

            國內物聯網專利授權再進擊!華為全球授權量超11萬,oppo國內排名第三

            電子發燒友網報道(文/莫婷婷、章鷹)近年來,關于產品核心知識產權的競爭不在少數,專利已經成為同行競爭....
            的頭像 Monika觀察 發表于 06-30 08:40 ? 900次 閱讀
            國內物聯網專利授權再進擊!華為全球授權量超11萬,oppo國內排名第三

            物聯網初創企業會遇到的四個坑兒

            大部分初創企業缺少有能力的技術人員,以至于軟件或硬件選型錯誤,結果就是走了很多彎路,產品遲遲不能落地....
            的頭像 張杰一 發表于 06-30 08:11 ? 258次 閱讀

            基于RT-Thread的麻雀一號無人值守門禁系統

            采用麻雀一號為主控設備來實現,攝像頭數據,人體紅外感應或門開關來判斷是否有人闖入機房。通過Node-....
            的頭像 極速紫韻 發表于 06-30 06:45 ? 1429次 閱讀
            基于RT-Thread的麻雀一號無人值守門禁系統

            基于RT-Thread和AB32VG1開發板實現家庭安全檢測功能

            基于RT-Thread和中藍訊科開發板,實現按鍵觸發語音報警和NodeRed收集報警信息并上報騰訊云....
            的頭像 極速紫韻 發表于 06-30 00:36 ? 1220次 閱讀
            基于RT-Thread和AB32VG1開發板實現家庭安全檢測功能

            智能玻璃溫室助力打造現代化設施農業

            溫室大棚,作為反季節作物種植的必備建筑物,廣泛應用于經濟附加值高的作物種植中。如今隨著物聯網技術的應....
            的頭像 王工 發表于 06-29 17:19 ? 178次 閱讀

            大華股份智慧物聯網產業園賦能數字經濟建設

            數字工廠建設是浙江省以數字化改革為引領,深入實施數字經濟“一號工程”2.0版,是引領數字產業化發展的....
            的頭像 科技綠洲 發表于 06-29 17:15 ? 379次 閱讀

            高級流程節點使仿真必不可少

              就晶體管數量和復雜性而言,先進工藝節點的設計尺寸正在迅速增加。因此,Veloce Strato ....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 15:23 ? 138次 閱讀

            克服物聯網用戶體驗設計的六大挑戰

              要使物聯網系統發揮其極限,用戶需要完全信任底層數據。對于在高度敏感的環境中工作的用戶,例如核電站....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 14:40 ? 136次 閱讀
            克服物聯網用戶體驗設計的六大挑戰

            使用SPARK和Ada進行代碼清理

              Ada 和 SPARK 方法的獨特之處在于它集成了軟件規范、實現和驗證,提供了一種以現代系統所需....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 14:33 ? 129次 閱讀
            使用SPARK和Ada進行代碼清理

            如何為物聯網項目選擇合適的微控制器

            開源ISA允許不付許可費便能設計自己的處理器,而基于RISC-V ISA的設計可以像任何其它類型的I....
            發表于 06-29 14:27 ? 303次 閱讀

            定制HMI解決方案可解決工業自動化中復雜多樣的需求

              通過訪問有助于工業組織進行知情分析的數據,可以提高成本效益和持續改進流程。提供更全面的生產過程視....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 14:15 ? 95次 閱讀

            應用層提供互操作性的標準和開源計劃

              Zigbee 已開始展示 Dotdot 跨不同連接堆棧的互操作性(如圖 14 所示),在 CES....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 14:09 ? 108次 閱讀
            應用層提供互操作性的標準和開源計劃

            嵌入式通信管理機的核心優勢和作用

            摘要:隨著物聯網技術的發展,各種應用及系統推陳出新,不斷更新換代,而通信管理機是系統的數據樞紐,在整....
            的頭像 panqin888 發表于 06-29 12:33 ? 58次 閱讀

            應用系統應該使用哪種物聯網協議

              這些協議中的每一個的高層定位都是相似的。除了 HTTP,所有提到的協議都被定位為支持數百萬設備的....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 11:42 ? 160次 閱讀
            應用系統應該使用哪種物聯網協議

            物聯網設備的無線固件升級

              在為物聯網應用選擇組件時,研究芯片和開發工具支持的 OTA 固件升級方法非常重要。在評估具有內部....
            的頭像 星星科技指導員 發表于 06-29 10:58 ? 87次 閱讀
            物聯網設備的無線固件升級

            償還安全關鍵型汽車軟件的技術債務

              基線測試可以幫助減少現有代碼庫中的技術債務,讓開發人員有信心重構和增強這些代碼庫,并最終讓這些遺....
            發表于 06-29 10:50 ? 98次 閱讀