本發(fā)明涉及機(jī)械噪音和機(jī)械振動(dòng)的監(jiān)聽領(lǐng)域，特別是一種基于嵌入式的機(jī)械噪音以及振動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)

背景技術(shù)：

工業(yè)噪聲主要是由工業(yè)企業(yè)內(nèi)部各種設(shè)備產(chǎn)生。它所影響的范圍主要是在車間、工廠及其附近區(qū)域環(huán)境。主要聲源包括：風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍛壓沖壓設(shè)備、木工機(jī)械、振動(dòng)設(shè)備等。

機(jī)器的振動(dòng)總是隨著機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)而存在的。即使是機(jī)器在最佳的運(yùn)行狀態(tài),由于很微小的缺陷及外界激勵(lì),也將產(chǎn)生某些振動(dòng)。例如,飛機(jī)在飛行時(shí)機(jī)翼的振動(dòng),火車在鐵軌上行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng),機(jī)床在切削時(shí)刀具的振動(dòng)等。運(yùn)用現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)可以從機(jī)械振動(dòng)中提取有用信息,迅速找出故障的根源。任何一部運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備,都伴隨著振動(dòng)位移、轉(zhuǎn)速等信號(hào)的產(chǎn)生,它們異常變化隱含著設(shè)備初期故障特征信號(hào),因而對(duì)機(jī)械參數(shù)信號(hào)實(shí)施有效數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析,可極大提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種利用嵌入式處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械噪音以及振動(dòng)的采集監(jiān)聽和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備初期故障特征信號(hào)，提高工業(yè)生產(chǎn)的工作效率，保障工廠機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作環(huán)境的安全。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：一種基于嵌入式的機(jī)械噪音以及振動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)主要包括采集模塊、處理模塊、輸出模塊三大部分。所述采集模塊主要包括噪音傳感器，振動(dòng)傳感器，音頻壓縮和編解碼系統(tǒng)，音頻特征提取系統(tǒng)，WIFI模塊，Zigbee模塊和GPRS模塊，其中音頻壓縮和編解碼系統(tǒng)以及音頻特征提取系統(tǒng)的功能主要由C8051F040單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。在采集模塊中振動(dòng)傳感器和噪音傳感器采集機(jī)械振動(dòng)和噪音音頻數(shù)據(jù)，然后將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行音頻壓縮、編解碼和音頻特征提取，然后通過(guò)WIFI模塊、GPRS模塊或者Zigbee模塊將處理后的噪音音頻和振動(dòng)數(shù)據(jù)傳送到處理模塊。處理模塊中包含有專家數(shù)據(jù)庫(kù)和嵌入式處理器，專家數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)機(jī)械振動(dòng)相關(guān)知識(shí)和噪音檢測(cè)數(shù)據(jù)，嵌入式處理器將采集模塊提取出的音頻特征信號(hào)和機(jī)械振動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)與專家數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)分析和定制處理，進(jìn)而對(duì)機(jī)械進(jìn)行故障檢測(cè)，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送到輸出模塊，輸出模塊對(duì)處理模塊傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有：

噪音傳感器和振動(dòng)傳感器采集機(jī)械噪音和機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)，用來(lái)判斷機(jī)械是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)現(xiàn)并預(yù)警機(jī)械設(shè)備初期故障，提高工業(yè)生產(chǎn)效率以及安全性。本發(fā)明使用集成系統(tǒng)來(lái)判斷機(jī)械故障，這極大提高工業(yè)作業(yè)效率。

采集模塊中采用C8051F040單片機(jī)作為微控制器，由于對(duì)音頻的壓縮、特征提取等處理需要用到軟件處理，而且要有一定的存儲(chǔ)量，經(jīng)過(guò)權(quán)衡最終采用C8051F040單片機(jī)作為核心控制器。

單片機(jī)對(duì)噪音音頻和機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行初級(jí)處理能保證收集到的信號(hào)失真度最低，能為后期噪音和振動(dòng)數(shù)據(jù)的測(cè)量及分析提供更高的精度。

采集模塊中包含有WIFI模塊、GPRS模塊和Zigbee模塊，方便采集模塊和處理模塊之間通信。

ARM處理器模塊采用S3C2440，系統(tǒng)選用SAMSUNG的基于ARM920T內(nèi)核的 16/32 位RISC處理器S3C2440作為控制器。

S3C2440對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析然后做出相應(yīng)判決，這種方法硬件成本低而且軟件可移植性高。

通過(guò)對(duì)S3C2440進(jìn)行軟件編程進(jìn)而控制由單片機(jī)組成的初級(jí)處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊的個(gè)性化控制。

在S3C2440上移植Linux操作系統(tǒng)，使嵌入式處理器有了更高的拓展性以及更完備的軟硬件驅(qū)動(dòng)，并在其上集成WIFI模塊、GPRS模塊和Zigbee模塊方便采集模塊與處理模塊之間的通訊，還可以通過(guò)WIFI和GPRS與上位機(jī)和手機(jī)終端進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

本系統(tǒng)中輸出模塊的硬件是S3C2440上自帶的硬件，這樣能降低硬件成本，通過(guò)對(duì)ARM處理器進(jìn)行軟件編寫使其具有輸出模塊相應(yīng)的功能，也可以通過(guò)ARM處理器外接其他硬件電路組成輸出模塊。

通過(guò)集成系統(tǒng)對(duì)機(jī)械故障檢測(cè)和判斷，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率

本發(fā)明直觀顯示以及實(shí)時(shí)操控，這種方式操作簡(jiǎn)便，極大地提高 了靈活性和可擴(kuò)展性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低廉，具有體積小，可靠性高等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是一種基于嵌入式處理器的機(jī)械噪音以及振動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是采集模塊示意圖，其中GPRS模塊、WIFI模塊和Zigbee模塊是用來(lái)同處理模塊通信，振動(dòng)傳感器和噪音傳感器采集機(jī)械振動(dòng)和噪音音頻。

圖3是處理模塊示意圖，其中GPRS模塊、WIFI模塊和Zigbee模塊是用來(lái)同采集通信，專家數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)機(jī)械振動(dòng)相關(guān)知識(shí)和噪音檢測(cè)數(shù)據(jù)。

圖4是輸出模塊示意圖,其中LCD主要用于顯示處理模塊對(duì)采集到的音頻振動(dòng)處理之后的數(shù)據(jù)；音頻播放模塊主要用與播放采集到的音頻或經(jīng)過(guò)處理變換后的音頻；所述告警應(yīng)急模塊主要用于對(duì)機(jī)械異常的處理和告警。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本說(shuō)明書(包括任何摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1所示，在本實(shí)例中，一種基于ARM處理器的機(jī)械噪音以及振動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)其組成包括采集模塊、處理模塊和輸出模塊。

如圖2所示，在本示例中，所述采集模塊組成包括噪音傳感器1和振動(dòng)傳感器2，C8051F040單片機(jī)3，WIFI模塊4，Zigbee模塊5，GPRS模塊6。

如圖3所示，在本實(shí)例中，所述處理模塊主要包括嵌入式處理器，專家數(shù)據(jù)庫(kù)，WIFI模塊、GPRS模塊和Zigbee模塊。

如圖4所示，在本實(shí)例中，所述輸出模塊主要包括LCD，音頻播放，告警、應(yīng)急處理。

噪音傳感器1和振動(dòng)傳感器2將監(jiān)聽和采集到的信號(hào)傳遞給C8051F040單片機(jī)3，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮、編解碼等簡(jiǎn)單處理之后通過(guò)WIFI模塊4、Zigbee模塊5或者GPRS模塊6將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砟K。

處理模塊中的ARM處理器通過(guò)將采集模塊傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)和處理模塊中專家?guī)熘械臄?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，接著進(jìn)行處理，然后將處理完成之后的數(shù)據(jù)傳送到輸出模塊，輸出模塊將需要顯示的相關(guān)信息通過(guò)LCD顯示出來(lái)，將需要播放的音頻信號(hào)通過(guò)音頻播放模塊播放出來(lái)，對(duì)于預(yù)設(shè)的異常狀況，在ARM處理器進(jìn)行分析后，如果判定異常則發(fā)送告警以及異常處理指令給輸出模塊，輸出模塊中告警應(yīng)急處理模塊會(huì)啟動(dòng)報(bào)警并依據(jù)處理模塊傳過(guò)來(lái)的異常處理指令進(jìn)行應(yīng)急處理。處理模塊還可通過(guò)WIFI和GPRS的方式將處理模塊處理之后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或者手機(jī)終端。