一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统的制作方法

1.本发明涉及一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统。


背景技术：

2.随着锂电池技术的进步，对于电解液生产的品质管控也是日渐严格。
3.目前，各大厂家对于电解液生产运输过程中的产品温度，桶内气压等有严格的要求。由于部分电解液的特殊性，接触空气会变质或者引起物质的化学变化，从而造成经济重大损失；部分电解液的特殊性，温度超过10摄氏度会造成不能使用情况，从而造成经济重大损失。提供定位功能，方便资产管理。
4.原先使用普通压力温度表的进行检测，还是需要人员去桶所在位置读取数据，这样做不仅实时性差。而且也会有人工无法读取到的情况，如：运输中，多桶叠放在仓库中，桶进入立体仓库等。当桶确实存在泄漏时，保温效果以及保压效果无法达到预期，无法快速响应，提前做出措施。


技术实现要素：

5.本发明设计了一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其解决的技术问题是现有技术中的电解液包装桶的温度和压力数值无法实时进行监控，需要人员去桶所在位置读取数据，这样做不仅实时性差。而且也会有人工无法读取到的情况。
6.为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
7.一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，在一个或多个电池电解液包装桶上安装智能仪表，所述智能仪表包括温度表和压力表，温度表监测电解液的温度值，压力表监测包装桶内电解液的压力值，温度表和压力表输出的数据通过无线传输装置发送至移动终端或数据服务器，从而实时监控包装桶中电池电解液温度和压力是否正常。
8.优选地，无线传输装置包括rfid，rfid包括电子标签和pda读写器，电子标签支持读写功能，温度表或压力表输出的温度值或压力值信息能随时被更新，电子标签与pda读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。
9.优选地，智能仪表中带有定位装置，能够根据定位判断智能仪表所绑定包装桶的状态并且通过自己的无线传输装置发送至移动终端或数据服务器。
10.优选地，数据传输兼容mqtt协议和tcp协议，且能通过数据服务器下发修改智能仪表的设置参数。
11.优选地，定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶在持续移动中，提高温度表或压力表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率。
12.优选地，智能仪表在包装桶上安装完成后，员工需手持扫码设备，逐一扫描桶号和智能仪表的iemi码，扫描完成提交到数据接收服务器后，智能仪表系统即认为此智能仪表
和所扫描桶号绑定。
13.优选地，每个智能仪表开机后会定时向数据服务器发送数据包，此数据包包含自身imei号和它所搭载传感器的检测结果。
14.优选地，还包括承重传感器，其监测每个包装桶和其中电解液的重量，在包装桶中的电解液被使用逐渐变少后，压力传感器输出的压力值会降低，数据服务器或移动终端会根据承重传感器通过无线传输装置输出的重量值，对压力值进行修正，避免压力值减少而造成包装桶存在泄漏的误判。
15.优选地，在多个包装桶叠放中，每个包装桶的承重传感器输出的数值会从大变小，最大的表明其位于最下层，最小的表明其位于最上层，移动终端或数据服务器能够根据不同的数值判断对应的包装桶位于的层数，从而在事故包装桶出现事故时，数据服务器或移动终端会根据承重传感器通过无线传输装置输出的重量值快速判断其位于的层数。
16.一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统构建方法，包括以下步骤：
17.步骤1、在电池电解液包装桶连接rfid电子标签，通过pda读写器手在rfid电子标签中写入包装桶相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作；
18.步骤2、通过pda读写器扫描温度表和压力表二维码，此时智能仪表会以n分钟采样间隔，m分钟发送间隔，发送温度、气压、电池容量、时间、定位数据，登录移动终端或数据服务器平台能够进行查询对应桶号的上述信息；以包装桶相关信息进行查询，在线查看智能仪表数据，n、m为正数；
19.步骤3、当取出包装桶，灌装电解液，此时操作pda读写器，改变当前桶的生产状态，灌装发货；此时移动终端或数据服务器平台根据定位装置能够观察到包装桶的状态为发货中，并且t小时一次更新上传的气压数据和温度数据；定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶在持续移动中，提高温度表或压力表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率，t为正数；
20.步骤4、客户使用中实时观察智能仪表输出的数据；
21.当运输过程中和使用过程中，安全气压默认设置范围20-50kpa,当气压低于20kpa、或者高于50kpa，在平台显示会发出报警状态；安全温度默认设置范围在0-10摄氏度，当温度高于10摄氏度、或者低于0摄氏度，在平台显示会发出报警状态，此时要及时处理异常；
22.步骤5、电解液使用完毕，包装桶进行清洗动作，pda读写器解除智能仪表的绑定状态，等待清洗、烘干后，然后将pda读写器重新与包装桶绑定。
23.一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统中定位事故包装桶的方法，包括以下步骤：
24.步骤1、在多个电池电解液包装桶分别连接一个rfid电子标签，通过pda读写器手在rfid电子标签中写入包装桶相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作；
25.步骤2、每个电池电解液包装桶rfid电子标签相同，并且固定指向方向相同，无线信号强度会以较好的方式降级，根据pda读写器接收信号强度变化计算出每个电池电解液包装桶与pda读写器之间的距离；
26.步骤3、当包装桶的温度值或压力值出现异常时，工作人员使用pda读写器找寻事故包装桶时，pda读写器根据步骤2中的距离计算方法判断距离事故包装桶由远变近时，pda读写器发出报警声变大；反之，则变小。
27.该基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统具有以下有益效果：
28.(1)本发明采用带有无线远传功能的智能仪表代替普通仪表，并搭建数据接收服务器，接收来着安装于包装桶上的智能仪表的检测结果，使得生产管理者可以远程监控实时所有包装桶的相关信息，并且准确性更高。
29.(2)本发明物联网利用不同的传感器之间数据进行共享和分析，不仅仅可以控制数据上报的频率，而且还可以避免误判，甚至还可以实现不同高度事故包装桶的定位。
附图说明
30.图1：本发明中智能仪表安装在包装桶上示意图；
31.图2：本发明基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统中各个模块连接示意图；
32.图3：本发明数据采集终端显示界面i；
33.图4：本发明数据采集终端显示界面iii；
34.图5：本发明中pda阅读器采集每个标签位置示意图。
35.附图标记说明：
36.1—包装桶；2—智能仪表。
具体实施方式
37.下面结合图1至图5，对本发明做进一步说明：
38.如图1-2所示，一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，在一个或多个电池电解液包装桶1上安装智能仪表2，智能仪表包括温度表和压力表，温度表监测电解液的温度值，压力表监测包装桶1内电解液的压力值，温度表和压力表输出的数据通过无线传输装置发送至移动终端或数据服务器，从而实时监控包装桶1中电池电解液温度和压力是否正常。
39.无线传输装置包括rfid，rfid包括电子标签和pda读写器，电子标签支持读写功能，温度表或压力表输出的温度值或压力值信息能随时被更新，电子标签与pda读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。
40.智能仪表中带有定位装置，能够根据定位判断智能仪表所绑定包装桶1的状态并且通过自己的无线传输装置发送至移动终端或数据服务器。可根据定位判断智能仪表所绑定桶的状态：包装桶位于本公司范围内则其状态为【本部】；从公司发出则其状态为【发货中】；到达所设运输目的地则其状态为【在客户】；从客户处发出则其状态为【返厂中】；回到本公司范围内则其状态变回【本部】，如图3所示。
41.数据传输兼容mqtt协议和tcp协议，且能通过数据服务器下发修改智能仪表的设置参数。如：包装桶在发货中时，提高其数据上报频率；桶在返厂中时，降低发送频率，或进入休眠状态。
42.定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶1在持续移动中，提高温度表或压力
表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率。
43.智能仪表在包装桶上安装完成后，员工需手持扫码设备，逐一扫描桶号和智能仪表的iemi码，扫描完成提交到数据接收服务器后，智能仪表系统即认为此智能仪表和所扫描桶号绑定。
44.每个智能仪表开机后会定时向数据服务器发送数据包，此数据包包含自身imei号和它所搭载传感器的检测结果。如：仪表带有压力检测和定位功能，则数据包中包含imei号，当前实时压力数据，当前实时定位数据。如图4所示，温度表间隔30分钟的上报数据。
45.还包括承重传感器，其监测包装桶1和其中电解液的重量，在包装桶1中的电解液被使用逐渐变少后，压力传感器输出的压力值会降低，数据服务器或移动终端会根据承重传感器通过无线传输装置输出的重量值，对压力值进行修正，避免压力值减少而造成包装桶1存在泄漏的误判。在多个包装桶叠放中，每个包装桶的承重传感器输出的数值会从大变小，最大的表明其位于最下层，最小的表明其位于最上层，移动终端或数据服务器能够根据不同的数值判断对应的包装桶位于的层数，从而在事故包装桶出现事故时，能够快速判断其位于的层数。由此可见，增加承重传感器可以实现多重效果，不仅仅可以避免泄漏的误判，而且还可以确定叠放的事故包装桶所在的高度或层数。
46.本发明基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统构建方法，包括以下步骤：
47.步骤1、在电池电解液包装桶1连接rfid电子标签，通过pda读写器手在rfid电子标签中写入包装桶1相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶1；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作。
48.步骤2、通过pda读写器扫描温度表和压力表二维码，此时智能仪表会以n分钟采样间隔，m分钟发送间隔，发送温度、气压、电池容量、时间、定位数据，登录移动终端或数据服务器平台能够进行查询对应桶号的上述信息；以包装桶1相关信息进行查询，在线查看智能仪表数据，n、m为正数。
49.步骤3、当取出包装桶1，灌装电解液，此时操作pda读写器，改变当前桶的生产状态，灌装发货；此时移动终端或数据服务器平台根据定位装置能够观察到包装桶1的状态为发货中，并且t小时一次更新上传的气压数据和温度数据；定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶1在持续移动中，提高温度表或压力表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率，t为正数。
50.步骤4、客户使用中实时观察智能仪表输出的数据；
51.当运输过程中和使用过程中，安全气压默认设置范围20-50kpa,当气压低于20kpa、或者高于50kpa，在平台显示会发出报警状态；安全温度默认设置范围在0-10摄氏度，当温度高于10摄氏度、或者低于0摄氏度，在平台显示会发出报警状态，此时要及时处理异常。
52.步骤5、电解液使用完毕，包装桶1进行清洗动作，pda读写器解除智能仪表的绑定状态，等待清洗、烘干后，然后将pda读写器重新与包装桶1绑定。
53.如图5所示，本发明基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统中定位事故包装桶的方法，包括以下步骤：
54.步骤1、在多个电池电解液包装桶1分别连接一个rfid电子标签，通过pda读写器手
在rfid电子标签中写入包装桶1相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶1；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作。
55.步骤2、如图5所示，每个电池电解液包装桶1rfid电子标签相同，并且固定指向方向相同，无线信号强度会以较好的方式降级，根据pda读写器接收信号强度变化计算出每个电池电解液包装桶1与pda读写器之间的距离。
56.步骤3、当包装桶1的温度值或压力值出现异常时，工作人员使用pda读写器找寻事故包装桶1时，pda读写器根据步骤2中的距离计算方法判断距离事故包装桶1由远变近时，pda读写器发出报警声变大；反之，则变小。
57.上述定位方法适用于存在众多包装桶时，无法可以快速找寻到事故包装桶。通过距离远近可以更加高效的判断事故桶的位置。
58.上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：在一个或多个电池电解液包装桶(1)上安装智能仪表(2)，所述智能仪表包括温度表和压力表，温度表监测电解液的温度值，压力表监测包装桶(1)内电解液的压力值，温度表和压力表输出的数据通过无线传输装置发送至移动终端或数据服务器，从而实时监控包装桶(1)中电池电解液温度和压力是否正常。2.根据权利要求1所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：无线传输装置包括rfid，rfid包括电子标签和pda读写器，电子标签支持读写功能，温度表或压力表输出的温度值或压力值信息能随时被更新，电子标签与pda读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。3.根据权利要求2所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：智能仪表中带有定位装置，能够根据定位判断智能仪表所绑定包装桶(1)的状态并且通过自己的无线传输装置发送至移动终端或数据服务器。4.根据权利要求3所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：数据传输兼容mqtt协议和tcp协议，且能通过数据服务器下发修改智能仪表的设置参数。5.根据权利要求4所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶(1)在持续移动中，提高温度表或压力表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率。6.根据权利要求5所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：智能仪表在包装桶上安装完成后，员工需手持扫码设备，逐一扫描桶号和智能仪表的iemi码，扫描完成提交到数据接收服务器后，智能仪表系统即认为此智能仪表和所扫描桶号绑定。7.根据权利要求6所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：每个智能仪表开机后会定时向数据服务器发送数据包，此数据包包含自身imei号和它所搭载传感器的检测结果。8.根据权利要求7所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：还包括承重传感器，其监测包装桶(1)和其中电解液的重量，在包装桶(1)中的电解液被使用逐渐变少后，压力传感器输出的压力值会降低，数据服务器或移动终端会根据承重传感器通过无线传输装置输出的重量值，对压力值进行修正，避免压力值减少而造成包装桶(1)存在泄漏的误判；和/或者，在多个包装桶(1)叠放中，每个包装桶的承重传感器输出的数值会从大变小，最大的表明其位于最下层，最小的表明其位于最上层，移动终端或数据服务器能够根据不同的数值判断对应的包装桶位于的层数，从而在事故包装桶出现事故时，数据服务器或移动终端会根据承重传感器通过无线传输装置输出的重量值快速判断其位于的层数。9.一种权利要求7所示的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统构建方法，包括以下步骤：步骤1、在电池电解液包装桶(1)连接rfid电子标签，通过pda读写器手在rfid电子标签中写入包装桶(1)相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶(1)；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作；步骤2、通过pda读写器扫描温度表和压力表二维码，此时智能仪表会以n分钟采样间
隔，m分钟发送间隔，发送温度、气压、电池容量、时间、定位数据，登录移动终端或数据服务器平台能够进行查询对应桶号的上述信息；以包装桶(1)相关信息进行查询，在线查看智能仪表数据，n、m为正数；步骤3、当取出包装桶(1)，灌装电解液，此时操作pda读写器，改变当前桶的生产状态，灌装发货；此时移动终端或数据服务器平台根据定位装置能够观察到包装桶(1)的状态为发货中，并且t小时一次更新上传的气压数据和温度数据；定位装置输出的数据变化频率高表明包装桶(1)在持续移动中，提高温度表或压力表输出的温度值或压力值向电子标签发送频率，并且移动终端或数据服务器数据更新速度也提高；反之，降低发送频率，t为正数；步骤4、客户使用中实时观察智能仪表输出的数据；当运输过程中和使用过程中，安全气压默认设置范围20-50kpa，当气压低于20kpa、或者高于50kpa，在平台显示会发出报警状态；安全温度默认设置范围在0-10摄氏度，当温度高于10摄氏度、或者低于0摄氏度，在平台显示会发出报警状态，此时要及时处理异常；步骤5、电解液使用完毕，包装桶(1)进行清洗动作，pda读写器解除智能仪表的绑定状态，等待清洗、烘干后，然后将pda读写器重新与包装桶(1)绑定。10.一种权利要求8所述的基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统中定位事故包装桶的方法，包括以下步骤：步骤1、在多个电池电解液包装桶(1)分别连接一个rfid电子标签，通过pda读写器手在rfid电子标签中写入包装桶(1)相关信息，然后把温度表和压力表安装在包装桶(1)；温度表和压力表安装后，压力传感器和温度传感器自动工作；步骤2、每个电池电解液包装桶(1)rfid电子标签相同，并且固定指向方向相同，无线信号强度会以较好的方式降级，根据pda读写器接收信号强度变化计算出每个电池电解液包装桶(1)与pda读写器之间的距离；步骤3、当包装桶(1)的温度值或压力值出现异常时，工作人员使用pda读写器找寻事故包装桶(1)时，pda读写器根据步骤2中的距离计算方法判断距离事故包装桶(1)由远变近时，pda读写器发出报警声变大；反之，则变小。

技术总结
本发明涉及一种基于物联网模块和在线监测的智能仪表系统，其特征在于：在一个或多个电池电解液包装桶(1)上安装智能仪表(2)，所述智能仪表包括温度表和压力表，温度表监测电解液的温度值，压力表监测包装桶(1)内电解液的压力值，温度表和压力表输出的数据通过无线传输装置发送至移动终端或数据服务器，从而实时监控包装桶(1)中电池电解液温度和压力是否正常。本发明采用带有无线远传功能的智能仪表代替普通仪表，并搭建数据接收服务器，接收来着安装于包装桶上的智能仪表的检测结果，使得生产管理者可以远程监控实时所有包装桶的相关信息，并且准确性更高。并且准确性更高。并且准确性更高。


技术研发人员：张文博 王海明 符斌杰
受保护的技术使用者：宁波格劳博智能工业有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/14