一种球磨机负荷检测设备的制作方法

本实用新型涉及球磨机负荷状态的检测技术领域，具体涉及一种球磨机负荷检测设备。

背景技术：

球磨机是物料破碎之后，进一步碾磨的关键设备，被广泛应用在水泥制造、金属选矿、玻璃陶瓷等需要将原材料碾磨成粉末的作业中。由于球磨机内部的不透明性，其负荷状态很难直接检测，导致工作人员无法及时调整球磨机工作状态，使得球磨机多数时间工作在“饱磨”或“空磨”的状态，造成球磨机本身的损耗和大量能源浪费的同时也难以保证碾磨原材料的质量。

目前市场上的球磨机负荷状态检测设备主要采用单一处理器作为系统的控制及运算的核心，单一处理器一般使用精简指令集(RISC)或复杂指令集(CISC),使用RISC的检测系统具有较强的系统控制能力，但不擅长对数字信号的处理，使得系统的计算速度低下且精度不高；而使用CISC的监测系统虽然具有较好的数学运算能力，但无法提供简单高效的系统控制能力，使得系统的人机交互能力差。为此，我们使用了一种同时兼具CISC架构和RISC架构的异构多核处理器来设计检测系统以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种保证数据分析的实时性、可靠性的球磨机负荷检测设备。本实用新型的技术方案如下：

一种球磨机负荷检测设备，其包括采集球磨机发出的磨音信号的信号采集模块，所述信号采集模块与处理器模块相连接，所述处理器模块分别与电源电路模块、网络通信模块、人机交互模块及工业电流信号模块相连通，所述网络通信模块与工业电流信号模块之间还设置有远程监控计算机。

进一步的，所述电源电路模块包括一个系统电源电路，该电路通过LM1117-5、LM1117-3.3、LM1117-1.8等电源芯片将12V直流输入电源转换为系统所需的5V、3.3V和1.8V的直流供电电源。

进一步的，所述处理器模块包括ARM核和DSP核的多核异构处理器及其外围电路，ARM核运行嵌入式Linux操作系统，主要用于实现人机交互；DSP核用于对磨音信号进行滤波、时频转换、模型相似度匹配、球磨机工作状态判断等分析，最后向ARM内核返回分析结果。

进一步的，所述网络通信模块主要包括一个网卡芯片和一个RJ-45接口，为系统实现C/S架构和B/S架构网络通信模型建立物理上的链接。

进一步的，所述工业电流信号模块包含由TLV5619的数/模转换芯片设计数模转换电路和由TL431芯片和OP07芯片搭建的恒流源输出电路，用于向远程计算机传输4-20mA的工业电流信号。

进一步的，还包括对内存块内部出现坏块及系统电源模块进行故障定位的故障定位装置。

本实用新型的优点及有益效果如下：

本实用新型球磨机负荷检测设备，其包括采集球磨机发出的磨音信号的信号采集模块，所述信号采集模块与处理器模块相连接，所述处理器模块分别与电源电路模块、网络通信模块、人机交互模块及工业电流信号模块相连通，所述网络通信模块与工业电流信号模块之间还设置有远程监控计算机。通过设计一种基于异构多核处理器实现的球磨机负荷检测设备，使用处理器内部基于CISC架构的DSP内核对球磨机磨音信号进行复杂的数学计算分析，保证数据分析的实时性、可靠性；使用处理器内部基于RISC架构的ARM内核完成检测系统的任务调度、网络通信、人机交互、工业电流信号输出等控制功能，以解决现有设备对球磨机负荷的计算误差大且人机交互性差的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供优选实施例为两个处理器内核工作的分工示意图。ARM内核用于数据采集、人机可视化交互、网络数据输出和工业电流信号输出；DSP内核用于对数据进行数据分析；

附图2为本实用新型适用的球磨机负荷检测设备设计的原理框图。图中各标号分别是：(1)系统电源模块、(2)信号采集模块、(3)处理器模块、(4)网络接口模块、(5)工业电流信号模块、(6)人机交互模块、(7)远程计算机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，

一种基于多核嵌入式处理器的球磨机负荷检测设备的设计，其使用了异构多核处理器的方式将系统的简单控制功能和数字信号处理功能分开，系统内部的ARM内核负责数据采集、可视化人机交互、网络通信、工业电流信号输出等控制性功能；DSP内核则负责进行数据实时处理和计算。通过这种将系统控制和运算分开的方法达到更加精准的数据分析性能和更加方便简洁的人机交互性能。设计系统由以下几个部分组成，需要特别指出的，本实用新型中相关的信号采集、信号分析处理相关的程序并不是本实用新型的创新点所在，该信号分析处理的相关程序是本领域技术人员可以不需要付出创造性劳动就能得出的，本实用新型的创新点以及请求保护点在于其模块之间的连接关系，以及其连接而形成的基于多核嵌入式处理器的球磨机负荷检测设备，通过其连接关系之间的作用实现负荷的检测，因此本申请应该属于实用新型所保护的客体。

1.信号采集模块

信号采集模块包括一个专用的防水防尘的拾音器和一个专用的语音处理芯片，用于采集球磨机发出的磨音信号。

2.处理器模块

处理器模块指拥有ARM核和DSP核的多核异构处理器及其外围电路。ARM核运行嵌入式Linux操作系统，主要用于实现人机交互；DSP核用于对磨音信号进行滤波、时频转换、模型相似度匹配、球磨机工作状态判断等分析，最后向ARM内核返回分析结果。

3.网络接口模块

网络接口模块主要包括一个网卡芯片和一个RJ-45接口，为系统实现C/S架构和B/S架构网络通信模型建立物理上的链接。

4.工业电流信号输出模块

该模块包含一个数/模转换电路和恒流源输出电路，用于向远程计算机传输4-20mA的工业电流信号。

5.人机交互模块

该模块是一个7寸的触摸屏，通过一个触摸式的交互界面实现人机交互。

此外，出于对系统硬件的高可靠性的要求，同时还设计了基于软件来定位硬件故障的功能，这里主要包括：

1.定位内存块内部出现坏块的功能

通过在特定时间对内存块进行校验和自检，当单位时间内校验失败次数超过一定数值，将异常状态写入系统工作日志，以帮助后期系统硬件故障定位；

2.定位系统电源故障的功能

通过实时监控系统各个电源电压的数值情况，将异常数值写入系统工作日志，以帮助后期系统硬件故障定位。

参看图2，本专利采用的多核嵌入式处理器的球磨机负荷检测设备，包括：—系统电源模块1为整个系统提供能源支持，提供的电源电压包括5V、3.3V和1.8V，以满足系统中各个电路的需求；

—信号采集模块2与处理器模块3连接。信号采集模块2在处理器模块3的控制下完成前端数据的采集工作；处理器模块3中的DSP内核对采集到的信号进行分析，处理器中的ARM内核则用于实现对系统工作的人机交互和系统调度；

—网络通信模块4与处理器模块3连接，作为球磨机负荷监控系统与远程计算机传输网络数据的接口，处理器模块3运行的C/S模型的并发服务器和B/S模型的嵌入式WEB服务器都是通过该接口和远程计算机实现交互；

—工业电流信号模块5与处理器模块3连接，作为向下兼容传统中控系统的信号输出接口，由一个数/模转换电路和一个压控恒流源电路组成。处理器模块3将数字信号传输给工业电流信号模块5，工业电流信号模块5最后输出对应的4-20mA电流信号给远程中控系统；

—人机交互模块6与处理器模块3连接，作为整个系统实现人机交互的具体模块。人机交互模块6通过一块电阻式触摸屏直观、方便的方式实现人机交互；

以上所述，是对一种球磨机负荷检测设备结构实施说明，以上这些实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型的记载的内容之后，技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。