專利名稱：嵌入式通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，它特別適用于對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和故障的預(yù)警與診斷，屬于工業(yè)監(jiān)控及診斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采用數(shù)字儀表，人工定時(shí)監(jiān)測(cè)的方式，每個(gè)廠房均需要配備大量的人力、物力以保證通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)性差。同時(shí)以人工識(shí)別通風(fēng)機(jī)的故障，這就容易造成通風(fēng)機(jī)的過(guò)維修。另一種系統(tǒng)是以PLC控制器為核心部件的控制柜作為數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參量的實(shí)時(shí)顯示，在一定程度上降低了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是整個(gè)系統(tǒng)體積較大、安裝復(fù)雜，基于PC機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也容易產(chǎn)生誤操作，系統(tǒng)穩(wěn)定性受到了極大的影響，很大程度上降低了監(jiān)測(cè)可靠度。最新的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也有基于嵌入式的，但是這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能單一，性能較差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)監(jiān)測(cè)及診斷的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，在保證對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障預(yù)警和診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果提出相應(yīng)的維護(hù)建議，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和輕便性以及功能的多樣性。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:一種通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)包括溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、風(fēng)壓風(fēng)量傳感器以及智能儀表；數(shù)據(jù)采集模塊有兩種方式連接嵌入式硬件系統(tǒng)，一種為通信接口，另一種為以太網(wǎng)接口 ；所述的嵌入式硬件系統(tǒng)包括:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)后期處理和外圍接口控制的ARM中央處理機(jī)構(gòu)，與ARM中央處理機(jī)構(gòu)連接的用于對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保存的SD卡，用于人機(jī)交互的鼠標(biāo)鍵盤(pán)，用于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)量實(shí)時(shí)顯示的觸摸屏和遠(yuǎn)程放大顯示的TV-out接口，用于通信的網(wǎng)口和串口，用于通風(fēng)機(jī)異常狀態(tài)量閾值報(bào)警的音頻模塊。進(jìn)一步，所述的通信接口為RS485，所述的以太網(wǎng)接口為RJ45。前述的通信總線為RS-485。前述的擴(kuò)展串口為RS232。本系統(tǒng)可以通過(guò)傳感器傳遞數(shù)據(jù)，通過(guò)算法分析，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，反饋確認(rèn)出傳感器的位置，從而定位故障的位置。本系統(tǒng)另配有TV-OUt接口，可以傳輸?shù)酱笃聊簧?，?shí)現(xiàn)雙屏顯示，便于觀察和演示數(shù)據(jù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種基于嵌入式通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益效果。本發(fā)明為一種基于嵌入式技術(shù)的通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)量的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)運(yùn)用信息融合技術(shù)進(jìn)行故障診斷，當(dāng)診斷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，并彈出診斷報(bào)告，顯示風(fēng)機(jī)異常位置，給出合理的維護(hù)建議，有助于操作員做出及時(shí)合理操作，在最大程度上保證通風(fēng)機(jī)設(shè)備的安全。本嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將監(jiān)測(cè)技術(shù)，故障診斷并定位技術(shù)，工業(yè)組網(wǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)多種技術(shù)的融合體現(xiàn)在了嵌入式設(shè)備上，是以前監(jiān)測(cè)設(shè)備所不具備的，功能多樣性，用途多樣性，極大的豐富了嵌入式在通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用。本嵌入式系統(tǒng)可對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況以及通風(fēng)機(jī)異常及所有參數(shù)進(jìn)行記錄，歸檔到SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，并可將報(bào)警記錄以.txt格式存儲(chǔ)到系統(tǒng)所帶的SD卡中，以便日后查看及數(shù)據(jù)分析。


圖1為兩種數(shù)據(jù)采集方式與嵌入式硬件系統(tǒng)模塊之間連接示意圖。圖2為基于RS485通訊方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖3為基于工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:請(qǐng)參閱圖1所示，為各模塊之間的相互關(guān)系示意圖。本系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)主要分為ARM中央處理機(jī)構(gòu)、嵌入式總線模塊、通訊模塊以及各種外圍接口。其中嵌入式總線模塊負(fù)責(zé)前端數(shù)據(jù)采集；ARM負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)后期處理和外圍接口控制。外圍接口包括SD卡，主要用于對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保存；用于人機(jī)交互的鼠標(biāo)鍵盤(pán)；用于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)量實(shí)時(shí)顯示的觸摸屏；用于輸出到液晶電視的TV-out接口 ；用于通信的網(wǎng)口和串口，支持兩種數(shù)據(jù)采集方式。一種是串口與嵌入式現(xiàn)場(chǎng)模塊連接用于對(duì)通風(fēng)機(jī)狀態(tài)參量的數(shù)據(jù)傳輸，另一種是網(wǎng)口連接工業(yè)以太網(wǎng)，從網(wǎng)絡(luò)上解析得到數(shù)據(jù)；用于通風(fēng)機(jī)異常狀態(tài)量閾值報(bào)警的音頻模塊等。請(qǐng)參閱圖2和圖3所示,為兩種通風(fēng)機(jī)狀態(tài)參量數(shù)據(jù)采集方式示意圖。圖2所示的數(shù)據(jù)采集方式中，是一種基于工業(yè)常用的MODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸方式。在采用這種采集方式下，包括高精度溫度傳感器、高精度負(fù)壓傳感器、高精度振動(dòng)傳感器、具備RS485-modbus通訊功能的溫度、負(fù)壓、振動(dòng)及電流電壓智能儀表。為能準(zhǔn)確的反饋通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，各類傳感器都有嚴(yán)格的安裝方式。通風(fēng)機(jī)和電機(jī)軸瓦溫度傳感器探頭需要在安裝風(fēng)機(jī)外殼之前將其固定于靠近軸瓦表面位置，電機(jī)定子溫度傳感器應(yīng)伸入電機(jī)內(nèi)部靠近A、B、C定子表面，負(fù)壓傳感器的負(fù)壓管應(yīng)安裝于通風(fēng)機(jī)外壁通風(fēng)口處，振動(dòng)傳感器應(yīng)安裝在通風(fēng)機(jī)X、z方向外殼上用緊固螺栓相連。高精度溫度、負(fù)壓、振動(dòng)傳感器分別與智能儀表連接。智能儀表均支持RS485-modbus通訊方式，智能儀表的485接口采用專用485雙絞屏蔽線相連，接線方式采用了菊花鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(手牽手鏈接方式)，其主要優(yōu)點(diǎn)是提供集中管理的擴(kuò)展端口，智能儀表經(jīng)RS485嵌入式硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。圖3所示數(shù)據(jù)采集方式中，采用基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式。在這種采集方式下，它包括溫度傳感器、負(fù)壓傳感器、振動(dòng)傳感器、具備RS485-modbuS通訊功能的溫度及電流電壓智能儀表，直接連接傳感器的I/O模塊，PLC可編程控制器，以太網(wǎng)模塊。傳感器的連接原理同上。這種基于工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，遵循TCP/IP協(xié)議，是全開(kāi)放、全數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)不同廠商間的設(shè)備互聯(lián)，軟硬件成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。采用這種采集方式，本系統(tǒng)可以在工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的任意位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷。本系統(tǒng)中，由傳感器及智能儀表組成的采集單元，將對(duì)礦用通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)量進(jìn)行采集。采集到的狀態(tài)信號(hào)通過(guò)RS485通訊總線(或者工業(yè)以太網(wǎng))與基于ARM的嵌入式監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)通訊，在ARM處理器的控制下將通風(fēng)機(jī)狀態(tài)量送入顯示設(shè)備實(shí)時(shí)顯示，如出現(xiàn)異常值可控制音頻模塊發(fā)出聲音報(bào)警，診斷出故障位置，給出維護(hù)建議，并將通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到擴(kuò)展SD卡中。最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)包括溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、風(fēng)壓風(fēng)量傳感器以及智能儀表；數(shù)據(jù)采集模塊有兩種方式連接嵌入式硬件系統(tǒng)，一種為通信接口，另一種為以太網(wǎng)接口 ； 所述的嵌入式硬件系統(tǒng)包括:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)后期處理和外圍接口控制的ARM中央處理機(jī)構(gòu)，與ARM中央處理機(jī)構(gòu)連接的用于對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保存的SD卡，用于人機(jī)交互的鼠標(biāo)鍵盤(pán)，用于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)量實(shí)時(shí)顯示的觸摸屏和遠(yuǎn)程放大顯示的TV-out接口，用于通信的網(wǎng)口和串口，用于通風(fēng)機(jī)異常狀態(tài)量閾值報(bào)警的音頻模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于:所述的通信接口為RS485，所述的以太網(wǎng)接口為RJ45。
全文摘要
一種通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)包括溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、風(fēng)壓風(fēng)量傳感器以及智能儀表；數(shù)據(jù)采集模塊有兩種方式連接嵌入式硬件系統(tǒng)，一種為通信接口，另一種為以太網(wǎng)接口；所述的嵌入式硬件系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)后期處理和外圍接口控制的ARM中央處理機(jī)構(gòu)，與ARM中央處理機(jī)構(gòu)連接的用于對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行保存的SD卡，用于人機(jī)交互的鼠標(biāo)鍵盤(pán)，用于通風(fēng)機(jī)狀態(tài)量實(shí)時(shí)顯示的觸摸屏和遠(yuǎn)程放大顯示的TV-out接口，用于通信的網(wǎng)口和串口，用于通風(fēng)機(jī)異常狀態(tài)量閾值報(bào)警的音頻模塊。本系統(tǒng)從整體上實(shí)現(xiàn)在嵌入式設(shè)備上對(duì)通風(fēng)機(jī)各運(yùn)行狀態(tài)量的數(shù)據(jù)采集、顯示與故障診斷，提高了監(jiān)測(cè)可靠性和穩(wěn)定性，縮小了體積，降低了成本。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103207604SQ201310095438
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月24日
發(fā)明者付勝, 劉樸 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)