一、方案概述

電線電纜行業對耐電弧性能檢測要求趨嚴，傳統人工監控方式存在效率低、成本高的弊端。基于物聯網的遠程監控方案，融合傳感器、通信與云計算技術，實現試驗機運行狀態實時監測、遠程控制及故障預警，提升檢測效率并降低安全風險。

二、系統架構設計

（一）感知層

采用高精度電壓、電流、溫度傳感器采集電弧參數與環境數據，通過開關量傳感器監測設備啟停及門開關狀態，保障試驗安全與數據準確性。

（二）網絡層

結合 Wi-Fi / 藍牙實現近距離通信，采用 4G/5G 或 NB-IoT 滿足遠距離傳輸需求。通過數據加密技術確保傳輸安全，兼顧高速傳輸與低功耗場景。

（三）平臺層

云端服務器作為數據中樞，運用大數據分析生成試驗報告與趨勢圖表。支持設備遠程配置、固件升級，并可對接企業生產管理系統，實現數據協同。

（四）應用層

用戶通過手機 APP 或 Web 端遠程監控設備，支持實時數據查看、遠程操作及異常預警。Web 端提供多用戶權限管理與深度數據分析功能。

三、硬件設計

（一）主控單元

選用 STM32 系列單片機，憑借豐富外設接口與低功耗特性，實現數據采集、處理與傳輸。

（二）傳感器模塊

· 電壓 / 電流**** ：霍爾效應傳感器隔離測量，經 ADC 轉換后輸入主控單元；

· 溫度 ：DS18B20 數字傳感器支持多點測量，簡化電路設計；

· 開關量 ：微動開關與光電傳感器監測設備狀態。

（三）通信模塊

ESP8266、工業級 4G/5G 模塊及 NB-IoT 模塊分別適配不同通信場景，通過 UART 或 USB 接口與主控單元連接。

（四）電源模塊

采用 AC-DC 與 DC-DC 轉換電路，配合濾波穩壓設計，保障系統穩定供電。

四、軟件設計

（一）下位機軟件

基于模塊化編程，實現傳感器驅動、數據處理及通信控制，支持與上位機指令交互。

（二）上位機軟件

· 手機 APP**** ：提供設備管理、數據監控與預警功能，支持數據曲線展示；

· Web 端 ：基于 B/S 架構，支持多用戶權限管理與自定義數據分析。

（三）云端服務器軟件

運用 MySQL/MongoDB 存儲數據，結合大數據分析工具生成報表，實現與上下位機的雙向通信。

五、系統安全設計

（一）數據安全

采用 AES、RSA 加密算法保障傳輸與存儲安全，定期數據備份。

（二）網絡安全

部署防火墻與 VPN，通過身份認證防止非法接入。

（三）用戶安全

實施多用戶權限分級管理，采用多重身份驗證提升賬戶安全性。

六、系統測試與驗證

（一）功能測試

驗證數據采集、傳輸、遠程控制及故障預警功能的準確性。

（二）性能測試

評估數據采集頻率、傳輸速度及系統穩定性，優化功耗表現。

（三）安全性測試

模擬攻擊場景，檢測加密、防火墻及權限管理的防護能力。

七、總結與展望

本方案實現了電線耐電弧試驗機的智能化遠程監控。未來可引入人工智能算法優化數據分析，推動設備預測性維護，并深化與智能生態系統的集成。

審核編輯 黃宇