使用 Lansitec 蓝牙传感器与加速度计和 Lansitec LoRaWAN 网关
本案例研究探讨了在工业环境中监测运动的重要性。任何规模的工业应用都依赖各种电机来使机器运转，而主动监测这些电机对于制造过程至关重要。本案例研究将探讨 Lansitec 的 B005 蓝牙信标 带有附加内置加速度计和 SocketSync 蓝牙网关 使用 LoRaWAN 监控泵和电机系统。传感器用于测量振动并通过信标技术检测系统运行行为的异常，并将实时数据传输到云端进行监控和警报。
跟踪电机状态对于保证其有效可靠的性能至关重要。工业系统容易受到磨损、错位和其他问题的影响，从而导致过度振动，可能导致昂贵的停机或设备故障。持续监控有助于及早发现问题，从而进行预防性维护并减少意外故障。使用 Lansitec 传感器等物联网技术可以帮助企业延长设备使用寿命、减少维护费用并优化运营效率。
我们用来说明此用例的典型电机泵设置用于供水、暖通空调和制造等行业，其中电机将电能转换为旋转运动。然后，泵将这种机械能转换为液体通过管道系统。这种无缝交互对于各个行业的连续运营至关重要。例如，在供水方面，泵可确保一致的流量以满足需求，而暖通空调系统则依靠泵来循环液体以进行加热和冷却。
电机泵系统经常面临多种运行挑战。磨损、部件错位和转子不平衡等因素会随着时间的推移导致过度振动，这是系统性能下降的重要迹象。振动可能会损坏轴承、密封件和联轴器，导致机械应变并最终导致早期故障。常见问题包括：
推出 Lansitec 设备，可显著帮助监测泵的状况
该蓝牙信标可集成高精度加速度计，能够检测细微的振动和转速，这对于监测电机和泵的健康状况至关重要。
主要特点包括：
蓝牙信标根据设置不断广播 iBeacon 消息。它内置两节高容量纽扣电池。广播间隔@500ms 时，电池最大寿命约为 5 年。
提供低能耗无线通信，实现向 100 米范围内的附近网关实时传输数据。
测量三个轴的振动，检测出与正常工作条件的细微偏差，例如由于未对准或机械磨损而导致的振动增加。
该信标体积小巧、外壳坚固，可安装在泵房等恶劣环境中，确保无需有线连接即可收集准确的数据。
传感器体积小巧，安装方便，可直接安装在电机和泵的关键部件上，例如转子和管道连接处，可连续监测过度振动，并在问题导致系统故障之前向用户发出警报。其蓝牙功能可确保数据以无线方式传输到网关，无需复杂的接线，从而减少安装时间和维护复杂性。
Socket Sync Gateway 充当数据桥梁，从蓝牙传感器收集信息并将其转发到云端进行分析。
其规格包括：
SocketSync 蓝牙网关基于 BLE 和 LoRa 技术设计。借助先进的 LoRa 技术和内置 BLE 模块，BLE 网关可接收 BLE 设备消息并将其报告给 LoRaWAN 网关。可根据客户要求调整参数设置，例如心跳周期、LoRaWAN 工作模式以及要在 BLE 消息中发送的传感器数据。
使网关能够同时连接多个蓝牙传感器，最远距离可达 100 米。
提供多种方式将数据传输到云端，保证不同网络设置下的可靠性。
网关通过 LoRaWAN 协议远距离传输数据，非常适合远程或大规模设置。
网关能够处理多个传感器连接，因此可扩展到具有多个电机泵设置的系统。它能够通过 LoRaWAN 和 Wi-Fi 回程进行连接传输，确保即使在没有或不可靠的蜂窝或有线互联网接入的地区，数据也能顺利发送到云端。这保证了持续监控，并在检测到异常传感器读数时激活警报。
什么是LoRaWAN通信协议？
LoRaWAN 是一种低功耗、长距离无线通信技术，这是大规模部署的一大优势。它能够以最小的能耗实现数公里的数据传输。这在系统分布在大片区域的工业环境中尤其有用。
主要功能包括：
在农村地区覆盖距离可达 15 公里，在城市环境中覆盖距离可达数公里。
非常适合由电池或太阳能供电的物联网部署，允许传感器和网关长时间运行而无需频繁维护。
通过使用 LoRaWAN，系统可以将重要的运行信息从泵房发送到云端，即使位置很远。此功能可轻松集成到大型设施或分布在广阔区域的装置中，最大限度地减少手动检查的必要性，并确保对电机和泵系统进行一致、可靠的监控。
这 蓝牙传感器 直接安装在电机转子和泵的管道连接点上，这些地方的振动最有可能暴露出运行问题。其紧凑的设计和无线功能允许使用粘合剂或夹具轻松安装，而不会破坏现有机械。 Lansitec 套接字同步网关 安装在泵房屋顶上，与传感器有清晰的视线，确保最佳的蓝牙连接和信号强度。
为了确保读数准确，加速度计的校准至关重要。传感器必须校准到正常工作条件下的基线振动和转速。此步骤允许系统区分可接受的操作振动和潜在机械问题的警告信号。校准可以通过软件完成，通常使用相关的应用程序或网络平台。
安装后， Lansitec 带加速度计的蓝牙信标 持续捕获电机和泵的振动、加速度和转速数据。加速度计可以检测到系统机械行为中最轻微的异常。以下是数据流的更详细分步分解：
传感器数据采集:
加速度计监测三轴振动并测量转速，以创建电机和泵运行行为的精确曲线。它捕获以下数据：
振动强度的变化（表明未对准、磨损或不平衡）。
旋转速度变化，有助于识别任何机械负载问题。
蓝牙传输:
传感器使用无线方式传输实时数据 蓝牙 5.0.此版本的蓝牙可确保低能耗和高达 100 米范围内的稳定连接，非常适合覆盖电机泵系统与位于泵房内或附近的网关之间的距离。
网关数据聚合:
Lansitec Socket Sync 蓝牙网关充当中间设备。它同时接收来自多个传感器的蓝牙信号并整合数据。网关支持多个连接的能力确保了同时监控多个电机泵对的可扩展性。
LoRaWAN 传输到云端:
网关到云的数据传输使用 LoRaWAN 技术完成，允许成功传输远距离数据。LoRaWAN 的低功耗广域网功能对于在传统互联网连接不可靠或不可用的工业场所或远程泵房中可靠地传输数据至关重要。LoRaWAN 可以有效地在长距离上发送数据包而无需消耗大量电力，这对于依赖太阳能或电池供电的装置至关重要。
云处理和警报：
接下来，信息被发送到云端系统，在那里被存储并立即分析。机器学习算法或预定阈值可以识别振动或旋转数据中的异常模式，为可能存在的问题发出警告。如果系统检测到异常情况，如过度震动或速度突然变化，它会立即通过移动应用程序或网络仪表板向用户发送警报。
通知和维护任务： 这些通知以及所有操作信息都显示在用户友好的界面中，提供实用见解。用户可以跟踪趋势、分析过去的信息，最重要的是，可以立即收到可能出现问题的警报。这可以迅速采取行动，无论是设置预防性维护还是在异常读数变成重大问题之前对其进行调查。
这种顺畅的数据传输保证了对电机泵系统的持续实时观察，使维护人员能够响应早期警报，最大限度地减少停机时间并提高运营效率。 监控和维护工作流程
传感器收集的信息通过基于云的仪表板或移动应用程序实时显示。该界面为用户提供了电机和泵运行特性的完整概览，例如振动水平、加速度和转速。个人可以长期监控模式，评估其性能，并检测任何偏离典型功能的偏差。实时的持续数据流可以尽早发现小问题，防止它们发展成重大的设备故障。
持续监控确保维护团队能够：
识别逐渐磨损：通过观察振动或其他指标的细微增加。
执行数据驱动的维护：仅当实际数据显示存在问题时才进行维修或更换。
该系统旨在自动检测异常情况，例如过度振动或电机速度突然变化，这可能表明存在机械问题，例如错位、轴承磨损或不平衡。警报流程的工作原理如下：
警报会立即通过移动应用程序或仪表板实时传输给操作员。通知附带详细数据记录，使操作员能够评估问题的严重性，并迅速做出反应，安排维护或停止机器以避免造成额外损害。这种主动方法有助于减少停机时间并降低发生昂贵故障的可能性。
通过持续监测振动和加速度，该系统可及早发现机械问题，如错位、磨损或不平衡。这种早期检测方法有助于避免设备突然故障，使维护人员能够提前解决问题并减少运营中断。
通过尽早发现问题，可以减少意外维护和停机时间，从而降低维修费用和运营效率，从而节省成本。确保设备维护良好还可以节省能源，因为故障的电机和泵通常会消耗更多能源。
通过使用蓝牙传感器和 LoRaWAN 等无线技术进行长距离通信，部署变得简单，无需复杂且昂贵的布线。这减少了安装所需的时间和精力，简化了新旧基础设施的实施。
太阳能网关利用可再生能源减少能源消耗，从而打造可持续系统并减少对外部电源的依赖。这可确保监控系统在偏远或偏远地区有效运行，从而进一步节省运营费用。
想象一下一个供水泵站，其中一台电机驱动主泵向几个周边地区供水。它为一个市政当局供水，并运行一台 20 千瓦的电机来驱动离心泵。在正常运行期间，带加速度计的 Lansitec 蓝牙信标经过校准，可检测 0.1-1.5 毫米/秒可接受范围内的振动，符合电机振动 ISO 10816 标准。在一周内，传感器记录到电机转子上的振动从 1.1 毫米/秒稳步增加到 2.5 毫米/秒。此偏差被传输到 Lansitec SocketSync 网关并通过 LoRaWAN 转发到云端，实时数据分析会标记异常。传感器经过校准以监测电机的正常运行，将此偏差识别为异常。数据立即传输到 Lansitec 套接字同步网关 通过蓝牙，然后使用 LoRaWAN 转发到云。云平台的算法将此振动标记为电机轴可能错位的迹象。
当振动超过预设阈值 1.5 毫米/秒时，就会触发警报，这个临界值表明可能存在错位。维护人员通过移动应用程序收到警报，促使立即进行检查。经调查发现，电机联轴器已开始退化，导致错位。如果不加以控制，这可能会导致严重的电机损坏，导致昂贵的维修，甚至需要更换整个电机，从而导致几天的停机时间。
由于早期检测，维护团队能够在联轴器导致电机故障之前对其进行维修，从而避免了代价高昂的停机。这使得团队能够以 $500 的较小成本更换联轴器，从而避免了电机故障，而电机故障可能要花费高达 $10,000 美元，并且需要至少 48 小时的停机时间才能进行更换。该泵站通常每天处理 500,000 升水，能够不间断地保持满负荷运行。这种主动方法不仅节省了维修成本，还保持了泵站的运行效率，从长远来看，维修成本降低了 70%，并防止了严重的供水中断。由于不需要紧急维修，并且对供水的干扰最小，该泵站经历了显著的 节省成本 和 延长正常运行时间，展示了持续监控在防止关键系统故障方面的价值以及使用此类系统延长设备寿命、优化运行效率以及降低维护和运营成本的有效性。
带有加速度计和信标的传感器与强大的 LoRaWAN 网关相结合，为监控电机和泵系统提供了可靠且可扩展的解决方案。不仅在演示用例中，而且在涉及电机的任何地方。无线设置降低了安装复杂性，而实时数据和早期警告可实现主动维护，从而防止代价高昂的设备故障和停机。这就是工业 4.0 的意义所在。
该系统的可扩展性使其能够适应各种应用，例如 HVAC 系统、工业机械和远程监控站点。LoRaWAN 的低功耗、长距离功能使其能够在难以到达的地方使用。
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