一种减速机振动信号采集及远程监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种减速机振动信号采集及远程监控系统，其主要技术特点是：包括振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块和远程接收处理装置，所述的振动信号采集模块安装在减速机上用于采集减速机的信号，所述的振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块依次相连接，GPRS无线收发模块通过GPRS网络向远程接收处理装置传送数据。本实用新型通过在线实时检测代替传统的人工定时检测系统，有效地减少了减速机等大型传动装置突发故障和紧急抢修的状况，提高了设备的维修效率，克服了现有的对减速机人工定时检测造成的维修不足或维修过剩的缺点，可以推广到多台减速机的信息采集融合，并应用到港口等复杂环境中。
【专利说明】一种减速机振动信号采集及远程监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械振动信号采集及信号传输【技术领域】，尤其是一种减速机振动信号采集及远程监控系统。
【背景技术】
[0002]目前，工业上对于减速机振动信号的检测主要采用人工定时检测的方式。这种采用人工检测的方式不仅费时费力、检测费用高，而且，当传动装置突发故障不能及时处理时，容易造成维修不足或维修过剩的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减速机振动信号采集及远程监控系统，解决人工定时检测式方式对机械传动装置突发故障不能及时预测处理、以及人工定时检测易出现的维修不足或者维修过剩的问题。
[0004]本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005]一种减速机振动信号采集及远程监控系统，包括振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块和远程接收处理装置，所述的振动信号采集模块安装在减速机上用于采集减速机的信号，所述的振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块依次相连接，GPRS无线收发模块通过GPRS网络向远程接收处理装置传送数据。
[0006]而且，所述的振动信号采集模块由振动信号传感器、同轴电缆、BNC接头连接构成，该振动传感器通过一个稳压电路为其供电，该振动传感器通过同轴电缆和BNC接头连接到MCU采集传输控制模块。
[0007]而且，所述的MCU采集传输控制模块包括供电模块、信号调理电路、MCU控制器、实时时钟单元、FLASH存储单元和串口通信单元，所述的供电模块包括稳压电路调节5V输出模块和稳压电源调节3.3V输出模块,供电模块的输入端与12V电压输入相连接,其输出的5V电源连接到GPRS无线收发模块为其供电，其输出的3.3V电源连接到MCU控制器为其供电，MCU控制器通过A/D转换接口与信号调理电路相连接，该信号调理电路的输入端与振动传感器相连接，信号调理电路对传感器输出的电压信号进行处理后并通过A/D转换功能将数字信号传送给MCU控制器；MCU控制器通过串口连接串口通信单元并与GPRS无线收发模块相连接，将采集的振动信号向远程接收处理装置进行传输;MCU控制器通过I/O接口与实时时钟单元及FLASH存储单元相连接。
[0008]而且，所述的MCU控制器还通过I/O接口与JTAG下载调试接口相连接、指示灯和复位键相连接。
[0009]而且，所述的GPRS无线收发模块由GPRS芯片及其外围电路连接构成，该GPRS芯片采用的是MC55模块。
[0010]而且，所述的远程接收处理装置由无线通信适配器和监控中心计算机连接构成，该无线通信适配器通过GPRS网络接收MCU采集传输控制模块发送来的减速机振动信号并传送给监控中心计算机。
[0011]本实用新型的优点和积极效果是:
[0012]本实用新型通过MCU采集传输控制模块控制振动信号采集模块采集减速机振动信号，通过GPRS无线收发模块及GPRS网络向远程接收处理装置传送数据，安装五千米外的远程接收处理装置对接收的数据进行显示、存储，便于技术人对采集到的数据进行分析、处理并及时做出故障预警。本实用新型通过在线实时检测代替传统的人工定时检测系统，有效地减少了减速机等大型传动装置突发故障和紧急抢修的状况，提高了设备的维修效率，克服了现有的对减速机人工定时检测造成的维修不足或维修过剩的缺点。本实用新型制作成本较低，不但可以用于一台减速机的信号采集，其前景也可以推广到多台机器的信息采集融合，并应用到港口等复杂环境中。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的系统连接示意图；
[0014]图2为本实用新型的整体电路方框图；
[0015]图3为本实用新型的MCU控制器与外围电路的连接示意图；
[0016]图4为本实用新型的MCU控制器与GPRS无线收发模块的连接示意图；
[0017]图5为本实用新型的供电线路连接示意图；
[0018]图6为本实用新型的远程接收处理装置的电路方框图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述:
[0020]一种减速机振动信号采集及远程监控系统，如图1所示，包括振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块和远程接收处理装置，所述的振动信号采集模块用于采集减速机的信号并传送给MCU采集传输控制模块，MCU采集传输控制模块与GPRS无线收发模块相连接，该GPRS无线收发模块通过GPRS网络与远程接收处理装置相连接，从而实现振动采集信号向远程接收处理装置的数据传输功能，由远程接收处理装置进行数据接收、显示、存储，便于技术人对采集到的数据进行分析、处理，并能够及时做出故障预警。
[0021]所述的振动信号采集模块由振动信号传感器、同轴电缆、BNC接头连接构成，振动传感器通过一个稳压电路为其供电。该振动信号传感器安装在减速机上用于检测减速机振动信号，振动传感器对采集到的机械振动信号转换为电压信号，振动信号传感器通过同轴电缆和BNC接头输出到MCU采集传输控制模块。
[0022]如图2所示，MCU采集传输控制模块包括供电模块、信号调理电路、MCU控制器、实时时钟单元、FLASH存储单元和串口通信单元，所述的供电模块包括稳压电路调节5V输出模块和稳压电源调节3.3V输出模块,供电模块的输入端与12V电压输入相连接,其输出的5V电源连接到GPRS无线收发模块为其供电，其输出的3.3V电源连接到MCU控制器为其供电，MCU控制器通过A/D转换接口与信号调理电路相连接，该信号调理电路的输入端与振动传感器相连接，信号调理电路对传感器输出的电压信号进行处理后并通过A/D转换功能将数字信号传送给MCU控制器。MCU控制器通过串口连接串口通信单元并与GPRS无线收发模块相连接，将采集的振动信号向远程接收处理装置进行传输。MCU控制器通过I/O接口与实时时钟单元及FLASH存储单元相连接。MCU控制器还可以通过I/O接口与JTAG下载调试接口、指示灯和复位键相连接实现调试、状态指示以及复位功能。在本实施例中，MCU采集传输控制模块集成在一块电路板上。
[0023]GPRS无线收发模块由GPRS芯片、外围供电电路、SM卡插座电路、3.3V电源转换器件、USART串行外设接口电路、电源指示灯连接构成，该GPRS无线收发模块集成在一个电路板上。在本实施例中，GPRS芯片采用的是MC55模块，MCU控制器通过USART串口传输到给GPRS无线收发模块MC55中，并由MC55模块发送到远程接收处理装置。
[0024]MCU采集传输控制模块的具体电路如图3、图4所示，MCU控制器采用的STM32F103ZET6芯片，MCU控制器的PCO、PCU PC2端口为模拟信号输入端口，STM32系列MCU控制器芯片内置AD转换，无需外接AD转换芯片即可高效工作，其中STM32F103ZET6芯片内置12位高精度AD转换，转换速率可达lus。MCU控制器的PA9、PAlO引脚为USART串行接口，通过交叉线与无线信号发射部分GPRS模块的USART串口相连，在MCU控制器将采集到的数据通过GPRS无线收发模块发送到远程接收处理装置。Β00Τ0为STM32MCU控制器启动方式引脚，Β00Τ0为用户应用程序空间启动方式，B00T1为从片内loader空间启动，进入ISP功能，本系统使用BOOTO方式启动。STM32系列MCU控制器模拟部分与数字部分分开供电，既VDDA外接1uH电感后连接3.3V电压源，VSSA外接1uH电感后接地，可以抑制数字电路对模拟电路部分干扰，提高模拟系统的抗噪性。Vref+与Vref-为参考电压引脚。NRST引脚外接复位按键电路，通过JLINK对MCU控制器烧写程序后，按下复位按键，MCU控制器开始工作。0SC_IN与0SC_0UT为MCU控制器外接晶振引脚，其中32.768KHz晶振作为RTC时钟源，8MHz晶振为MCU主时钟源。
[0025]如图5所示，MCU采集传输控制模块的供电方案为:12V直流电压输入，经LM2596S芯片将12V电压转换为5V电压输出，供GPRS模块MC55工作，输出的5V电压经LT1117芯片转换成适用于MCU控制器芯片及其外部电路工作的3.3V电压，MCU控制器芯片STM32F103ZET6具有独立的模拟电源引脚，为了提高模拟系统的抗噪性，模拟部分与数字部分分开供电，数字供电部分采用10nF的电容并联，起到滤波作用，模拟部分供电电路VDDA引脚外接1uH的电感后连接到3.3V电平上，VSSA引脚外接1uH电感后接地，且VDDA引脚与VSSA引脚间串联0.1uF电容。模拟部分与数字部分分开供电，可以有效减小电磁干扰，提高AD转换的精度。MCU控制器上所有VSS引脚接地，VDD引脚外接经过电源转换芯片转换的3.3V电源，VBAT引脚外接RTC时钟后备电池，当主电源掉电时，RTC时钟及后备寄存器区电池供电继续运行。
[0026]如图6所示，远程接收处理装置包括无线通信适配器和监控中心计算机，该无线通信适配器通过GPRS网络接收MCU采集传输控制模块发送来的减速机振动信号，并对数据进行显示、存储，及时对减速机等大型机械工作状态做出故障预警。远程接收处理装置可以安装在离现场五千米外的监控室内。
[0027]本实用新型所用的元器件、零部件和电路板均是本【技术领域】的技术人员所熟知的，可以通过商购获得或自己焊接电路元件获得，所有元器件之间的连接方式、模块之间的连接方式以及电源线路的接线方式也是本【技术领域】的技术人员所熟知的，本实用新型的整体安装配置是本【技术领域】的技术人员可以完成的。
[0028]需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种减速机振动信号采集及远程监控系统，其特征在于:包括振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块和远程接收处理装置，所述的振动信号采集模块安装在减速机上用于采集减速机的信号，所述的振动信号采集模块、MCU采集传输控制模块、GPRS无线收发模块依次相连接，GPRS无线收发模块通过GPRS网络向远程接收处理装置传送数据； 所述的振动信号采集模块由振动信号传感器、同轴电缆、BNC接头连接构成，该振动传感器通过一个稳压电路为其供电，该振动传感器通过同轴电缆和BNC接头连接到MCU采集传输控制模块； 所述的MCU采集传输控制模块包括供电模块、信号调理电路、MCU控制器、实时时钟单元、FLASH存储单元和串口通信单元，所述的供电模块包括稳压电路调节5V输出模块和稳压电源调节3.3V输出模块，供电模块的输入端与12V电压输入相连接，其输出的5V电源连接到GPRS无线收发模块为其供电，其输出的3.3V电源连接到MCU控制器为其供电，MCU控制器通过A/D转换接口与信号调理电路相连接，该信号调理电路的输入端与振动传感器相连接，信号调理电路对传感器输出的电压信号进行处理后并通过A/D转换功能将数字信号传送给MCU控制器；MCU控制器通过串口连接串口通信单元并与GPRS无线收发模块相连接，将采集的振动信号向远程接收处理装置进行传输;MCU控制器通过I/O接口与实时时钟单元及FLASH存储单元相连接； 所述的GPRS无线收发模块由GPRS芯片及其外围电路连接构成，该GPRS芯片采用的是MC55模块。
2.根据权利要求1所述的一种减速机振动信号采集及远程监控系统，其特征在于:所述的MCU控制器还通过I/O接口与JTAG下载调试接口相连接、指示灯和复位键相连接。
3.根据权利要求1所述的一种减速机振动信号采集及远程监控系统，其特征在于:所述的远程接收处理装置由无线通信适配器和监控中心计算机连接构成，该无线通信适配器通过GPRS网络接收MCU采集传输控制模块发送来的减速机振动信号并传送给监控中心计算机。
【文档编号】G08C17/02GK204007857SQ201420376336
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】赵全明, 赵强, 安桂雪, 李石峰, 王雪莹 申请人:河北工业大学