系统架构与 PCBA 组成
系统采用三级分布式架构,包含三类核心 PCBA 硬件,从传感器感知层经无线传输层到控制汇聚层,全链路打通。
无线传感器模组小板
安装在母线槽各连接节点,采集温度、湿度、光功率、振动等参数,无线通讯,支持 32 级中继组网。
控制板大板
管理单元,汇总所有传感器数据,执行逻辑判断与告警处理,RS485 / Modbus RTU 通讯。
无线网关板
提供 24V 电源供电与无线中继功能,扩展通讯覆盖范围,无线 + 有线通讯。
| 硬件类别 | 无线传感器模组小板 | 控制板大板 | 无线网关板 |
|---|---|---|---|
| 功能定位 | 安装在母线槽各连接节点,采集温湿度、光功率、振动等参数 | 管理单元,汇总所有传感器数据,执行逻辑判断与告警处理 | 提供 24V 电源供电与无线中继功能,扩展通讯覆盖范围 |
| 通讯方式 | 无线(支持 32 级中继组网) | RS485 / Modbus RTU | 无线 + 有线 |
系统支持最多 100 个传感器节点(编号 0~99),每个传感器占用固定寄存器映射空间,便于主站批量轮询。
控制板(管理单元)· 数据汇聚与决策核心
控制板大板承担数据采集、状态管理、故障诊断、保护定值下发与系统维护等核心职责。
数据采集与汇总
通过无线网关轮询最多 100 个传感器节点数据,涵盖软硬件版本、心跳、故障状态、母线温度、环境温湿度、光功率、角度、振动频率/RMS 值/峰值、故障时刻锁存值等,支持大端格式 U32 数据解析。
系统状态管理
上报管理单元自身信息(硬件版本、软件版本、设备编号、软件日期、心跳计数器),实时统计在线/离线传感器数量,供上位机判断系统完整性。
故障诊断与锁存
解析传感器故障位域(U32),覆盖温湿度、加速度、光强、NTC 等硬件故障,以及过热、弧光、振动、NTC 短路/断线、强光、离线等告警;触发后自动锁存故障光功率、母线温度、振动值与振动源,供事后分析,直至主站下发清除命令。
保护定值下发
接收主站 Modbus 0x10 指令一次性写入 6 个连续寄存器,完成全网传感器保护阈值批量设置(弧光告警值、母线超温告警值、振动告警值、振动源选择),写入触发命令寄存器后立即生效,自动应用于全网传感器。
系统复位与维护
支持软件复位指令远程重启管理单元,支持一键清除所有传感器故障锁存,替代人工现场操作。
无线传感器模组 PCBA · 终端感知层
传感器模组小板安装在母线槽各连接节点,是多物理量感知与故障就地判断的终端,具备以下能力:
多物理量感知
母线温度、环境温度、环境湿度、光功率(弧光监测)、三轴振动(加速度)、角度一应俱全。
故障就地判断
内置软件阈值与硬件阈值双重判断机制,超限立即置位故障标志并锁存现场数据。
无线自组网
支持最多 32 级中继路由,适应长距离、多节点工业现场;支持最多 32 个频道,可规避干扰。
心跳维持
持续递增的心跳计数器,供管理单元判断各节点通讯活性。
通讯协议与软件特性
| 物理层 | RS485 半双工,9600bps,8 数据位,无校验,1 停止位 |
|---|---|
| 功能码 | 0x03(读保持寄存器)、0x10(写多个保持寄存器) |
| 寄存器空间 | 0x1001~0x100C 管理单元自身信息;0x100D 起为传感器映射区;0x6000 段为命令区 |
| 传感器映射 | 每个传感器固定占用 24 个连续寄存器,基地址 = 0x100D + n × 24,便于按编号直接寻址 |
| 字节序 | 多寄存器数据采用大端格式,与行业主流 Modbus 设备兼容 |
| 命令机制 | 复位、清除故障等通过向特定地址写入任意值触发;保护值设置采用一次性写入 + 自动生效,避免分步操作导致的配置不一致 |
方案核心优势
从部署、安全到集成、管理,全面提升母线槽监控的智能化水平。
| 无线化部署 | 采用无线组网(最多 32 级中继),免除现场布线成本,适配老旧工厂改造场景,与行业主流 LoRa 无线测温方案思路一致 |
|---|---|
| 主动安全防护 | 支持过热、弧光、振动三重告警,故障触发后锁存现场数据便于事后溯源,实现从被动维修到主动预警的转变 |
| 标准化协议 | Modbus RTU 为工业通用标准,可无缝对接各类触摸屏、PLC、后台监控系统,集成门槛低 |
| 集中化管理 | 一个管理单元可管理 100 个传感器,保护定值全网批量下发,维护效率高 |
| 灵活扩展 | 寄存器映射预留空间,可适配更多传感器类型(如漏电流、谐波监测等),满足未来功能拓展需求 |
全链路 PCBA 覆盖
方案完整覆盖从传感器感知层 → 无线传输层 → 控制汇聚层 → 上位机交互层的全链路 PCBA 设计。
传感器感知层
无线传感器模组多物理量实时采集,故障就地判断并锁存。
无线传输层
无线自组网 + 网关中继,最多 32 级路由,覆盖长距离工业现场。
控制汇聚层
控制板汇总全网数据、执行告警与保护定值下发。
上位机交互层
Modbus RTU 标准协议,对接触摸屏、PLC 与后台监控系统。