技术与应用 /控制系统91

internet of things remote monitoring AnD mAnAgement system

物联网远程监控管理系统文 /苏州伟创电气科技股份有限公司

伟创电气物联网远程监控管理系统是自主研发，采用多层架构设计，基于数据的实时、可靠、安全、

可扩展等合理分层设计的可远程监控、管理、维护和分析的物联网监管系统。界面友好、操作简单、

功能齐全，兼容公司所有产品的接入，同时也满足一些特定设备的接入，能解决各种行业因设备所处

环境复杂，导致管理、维护、监控不便等问题，使工作更智能、更高效。

摘 要

1 系统架构伟创电气物联网系统的基本架构如图 1 所示，主要由设

备层（设备、无线数据传输模块）、数据处理层（网关服务

器、应用服务器、数据库）以及平台展示层（WEB+ 移动端

APP）组成。以无线数据传输模块为传输媒介，桥接着设备

端与后台服务端的数据交互，借助广域网不受地域限制的特

点，最终达到远程智能监管的目的。伟创电气物联网系统具

有广泛的适用性和可扩展性，可适用于公司通用变频器、专

用变频器（如空压机、光伏水泵逆变器、升降机和塔吊等）、

伺服、PLC 等产品，助力客户生产和服务向数字化、智能化

迈进。

1.1 设备层

本系统设备层包括了设备和无线传输模块。

（1）设备

包括伟创电气的通用变频器、专用变频器（如空压机、

光伏水泵逆变器、升降机和塔吊等）、伺服、PLC、触摸屏

等产品，也支持无线传输模块的接入，以下为部分产品的介

绍：

通用变频器：用于变频以调节电机转速，广泛应用于各

个行业，如建筑、纺织、包装、机床、化工、线缆等，目前

有 AC10、AC70、AC200、AC300 等系列产品。公司产品

特点：启停快速，平滑稳定，能驱动多种负载（同步、异步、

电主轴、交流伺服），覆盖 V/F 控制、压频分离、开闭环矢量、

速度与转矩自由选择等多种控制模式，采用国际领先自学习

算法，动静精准一致，支持多种类型扩展卡，适用于多种场

合应用。图 1 物联网系统基本架构图

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空压机：主要应用于气动及气动控制等场景，目前有

AC100、AP100 空压机系列产品。公司产品特点：将主机、

风机、油温风机集成一体，采用TI高性能DSP芯片，更加可靠，

更小噪声；在满足供气压力下，运行电流最小，出力最大，

节能最优；拥有 GPRS 无线传输技术，可以实时远程监控空

压机现场应用情况，智能故障检测，短信通知；在运行中可

直接监测电机磁场，及时预警，减少电机失磁概率；具有电

机温度监测功能，防止 PMSM 因过热而出现不可逆的消磁；

高防护等级，防止油污、金属粉尘以及棉絮引起的高温，适

用在机床、纺织等恶劣场合。

光伏水泵逆变器：主要应用于农田灌溉、居民用水、景

观喷泉、泳池供水、沙漠治理等场景，目前有 SI20、SI22、

SI23、SI30 等系列产品。公司产品特点：高性价比，高性能，

自动 MPPT 技术，全电压范围追踪，可以驱动多种不同类型

水泵（永磁同步、异步、单相电机等），且具有多种保护功

能（休眠、低频、打干、过流、最小功率等），拥有无线传

输技术（GPRS、蓝牙、WIFI），支持智能物联。

（2）无线传输模块

无线传输模块是利用无线技术实现无线传输的一种模

块，被广泛地应用在各个行业领域。

伟创电气自主研发的无线传输模块主要是 GPRS 数据

传输模块，它基于移动蜂窝技术，按照工业标准设计，集

成定位、数据处理于一体，体积小，安装方便，适于用各

种工业现场。公司相继推出了多款 GPRS 模块以满足不同

行业领域的需求，为客户创造最大价值。目前公司有内置

和 外 置 GPRS 模 块， 包 括 S200-GPRS(B)、GPRS-D、

GT89-V、AC300-GPRS 等产品，公司 GPRS 数据传输模

块有以下主要功能：

自动注册：模块上电后，会自动向服务器请求进行注册

登记。

心跳检测：定时向服务器发送模块在线状态信息。

短信功能：利用短信监管模块内部参数。

透明传输：支持数据的透传功能，方便客户定制非标准

协议。

远程锁机：在特定行业里可以实现远程锁机（可选功能）。

实时定位：模块支持实时上传 GPS 和基站定位，随时

了解设备的位置。

远程升级：模块支持远程升级，可通过 WEB 平台一键

升级。

故障上报：模块或设备发生故障时，实时上报平台。

SIM 卡：支持不同国家的 SIM 卡接入，设置内部 APN

即可快速切换到当地网络。

GPRS 模块通信流程如下（图 2）：

1、GPRS 模块与设备间通过串口 RS485 连接，采集

设备数据；

2、经过处理后 GPRS 分组数据发送到 GSM 基站，最

终到达目的网关服务器端；

3、GPRS 模块与网关服务器间的通讯采用 SOCKET

的 UDP 协议；

4、网关服务器端在接到指令后返回应答，确保指令成功。

（3）应用服务器：主要用于分析和处理数据，并为平

台展示层提供各种数据接口，如管理设备、读写参数、查看

实时数据、查看故障等。所有的接口支持 JSON 格式，方便

接入，同时也可扩展为外部接口，供外部系统调用。

1.3 平台展示层

平台展示层主要是公司自主研发的 WEB 物联网系统和

移动客户端 APP（图 3）。

1.3.1、WEB 物联网系统

WEB 物联网系统采用 B/S 架构，用户只需在浏览器上

浏览即可，适用于电脑端，界面友好、功能齐全、操作简单。

图 3 WEB 物联网系统界面图

图 2 GPRS 模块通信流程图

SI20 SI23SI22 SI301.2 数据处理层

数据处理层包括网关服务器、数据库和应用服务器三大

部分，采用了分布式部署和高并发处理等关键技术，提高了

系统的性能和并发能力。

关键技术：

1、分布式部署：基于单个物理服务器处理能力和性能

瓶颈无法满足需求的考虑，系统采用功能模块化集成设计，

分布式文件服务部署到多个不同的物理服务器，提升了数据

的处理及存储能力。

2、高并发处理：系统支持批量终端与服务器间同时并

发通讯。采用多线程技术，提高了数据计算能力。另外利用

缓存技术，屏蔽频繁与数据库访问导致 I/O 的负载压力，将

部分数据移至内存区，内部间的数据交互速度远高于读取磁

盘的速度，极大地提高了系统性能。

服务器作用：

（1）网关服务器：作为数据传输的中转站，一方面将

GPRS 模块采集的数据传输应用服务器和存储数据，另一方

面客户通过 WEB 或移动端 APP 操作的指令转换成协议转发

给 GPRS 模块。网关服务器负责解析数据协议包、加解密、

超时处理等逻辑处理，同时过滤掉错误包和非法数据包。为

了提高安全保障，将内网和外网隔离开来，使外部无法直接

访问内部服务器，保证内网服务器的安全。

（2）数据库服务器：主要用于存储和管理数据，具有

查询迅速准确、数据结构化、数据冗余度小、数据共享性好、

数据独立性高等优点。

WEB 端的核心功能如图 4 所示。

实时监测：实时监测设备运行状态和运行参数，如频率、

电压、功率等，同时可以定制行业侧重的数据，让工作更方

便更快捷。

远程控制：远程查看和修改设备参数，如运行、停止、

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故障复位，支持远程锁机、解锁功能，让工作更智能更高效。

GPS 定位：实时定位追踪，智能显示位置。

数据报表：数据报表随时查看、导出，提供设备运行时

间统计，同时也支持以图形方式展示。

故障分析：实时故障上报，可查看故障原因和解决方法，

故障记录随时可查，提供故障统计功能，以图表和列表形式

展现。

设备管理：设备类型管理，设备参数配置，提供设备到

期的查询和修改功能，轻松管理设备。

客户管理：采用分层管理，客户层级关系清晰明了，管

理方便。

权限管理：用户根据需要对各个角色进行权限分配和管

理，如读写参数、设备管理、查看定位等。

新产品快速接入：新产品通过简单的配置设备参数即可

快速接入平台。

数据安全：采用多层校验，数据加密存储，安全可靠。

1.3.2、移动客户端 APP

移动客户端 APP 采用 C/S 架构，WEB 物联网远程监

控管理系统功能强大，能够让客户实现设备、客户、账号等

一系列复杂的管理操作。而伟创最新研发的物联 APP 不仅继

承了 WEB 端原有的优点，且携带方便、操作简单，极大地

提升了用户体验，让客户能随时随地、轻松方便的管理和监

控设备。简而言之：WEB 提供更强大的管理功能，移动端

提供更好的便携性，二屏合一让客户无缝管理设备。伟创电

气物联 APP 系统功能流程如图 6 所示。 图 9 通用变频器物联网远程监控管理系统

图 5 移动客户端 APP

图 7 空压机物联网远程监控管理系统

图 6 物联 APP 系统功能流程图

图 4 WEB 端核心功能

图 8 光伏水泵物联网远程监控管理系统

2 行业解决方案目前，伟创电气物联网远程监控管理系统已成功应用于

空压机、光伏水泵逆变器和通用变频器等产品，涵盖建筑、

纺织、包装、水泵、机床、化工、线缆等多个行业，实现了

智能化、专业化的控制和管理。

空压机行业应用：采用物联网系统之前，设备的维保和

监控采取人工巡检的方式，由于空压机使用环境恶劣，这样

就加大了客户工作难度，造成保养不及时等问题；采用物联

网系统后，通过实时监控管理，所有参数可远程优化；预警

系统将故障信息在第一时间推送给维护人员，及时维修更换，

极大地提升了设备维护的实时性，节约人力成本和维护成本，

且支持历史数据、故障统计，提供了大数据应用，为客户产

品升级做数据支撑。

光伏水泵逆变器行业应用：采用物联网系统之前，数据

依靠人工收集，耗费大量的人力和时间；易损部件超时使用、

保养不及时时有发生，给设备的运行带来安全隐患。采用物

联网系统后，7*24 小时数据无间断自动采集及上传，实时掌

握水泵控制器状态；基于现场环境的远程专家会诊功能，提

升意外事故处理能力，云计算根据厂家提供的备件使用寿命，

自动计算剩余使用时间，提醒更换。

通用变频器行业应用：纺织化纤、食品包装行业采用物

联网系统，可以实时监控设备、定期采集设备参数、智能预警，

短信实时通知故障信息给维护人员。

伟创电气物联 APP 安卓版已经正式发布上线，后续会

不断优化和更新，不断提升用户体验。