专利名称：危险介质设备的监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及设备监测技术领域，尤其涉及机泵等危险介质设备的监测系统。
背景技术：
在石化、冶金、电力、水利、交通、安防等系统中，为保证系统的正常运行以及对系统安全的防范，设备状态的监测，尤其是对加工、储藏和运输石油、天然气等危险介质的设备状态的监测十分重要。目前，对离心机、透平机、风机、烟机等设备的监测，大部分已采用在线状态监测系统，设备的诊断技术已逐步开展；但是，对于电机和泵等设备，特别是在复杂的管网中，由于电机和泵较为分散，大多采用离线监测，由设备管理人员携带温度、振动仪表到现场进行巡检，而对于高温油泵的监测，更是增加了设备管理人员的维护难度，因此，对于高温油泵等危险介质设备的在线状态监测需求较为迫切。现有的在线监测系统包括有线监测和无线监测，对于有线监测，由于需要大量电缆，使得成本较高；对于无线监测，其存在以下缺陷无线型待机时间短，体积大，需要外置传感器，维护困难，且抗干扰能力弱。现有的监测系统也有采用ZIGBEE无线传输通信技术的组网模式，ZIGBEE是一种短距离、低功耗、可在各种电子设备之间进行数据交换的无线通信技术，其传输速率不高， 工作频段为2. 4GHz，无障碍传输距离一般最多为75m。但是，基于ZIGBEE的组网模式在工业应用中存在以下不足1、无线信号易受蓝牙、WIFI等其它同频信号的干扰；2、无线信号易受设备、管道、墙体、雨水等削弱，造成信号衰竭，无法正常接收；3、终端发出的信号经路由器传至协调器的过程中，需经过大量的相互确认及传递过程，这些过程占用大量带宽，造成系统反应慢，实时性差，主机无法及时判定异常终端。
实用新型内容本实用新型的主要目的是提供一种在线监测操作、维护简单的危险介质设备的监测系统。为了达到上述目的，本实用新型提出一种危险介质设备的监测系统，包括前端数据采集装置以及后台数据中心服务器，其中所述前端数据采集装置，用于根据所述后台数据中心服务器的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数，并上报给所述后台数据中心服务器；所述后台数据中心服务器，用于配置所述前端数据采集装置的运行参数，控制所述前端数据采集装置采集前端危险介质设备的状态参数，并对所述前端数据采集装置上报的状态参数进行分析处理。优选地，所述后台数据中心服务器包括数据中心站以及数据库服务器，其中所述数据中心站，用于对所述前端数据采集装置上传的状态参数进行分析、整理，并生成规范化数据文件，写入所述数据库服务器；所述数据库服务器，用于接收所述数据中心站上传的数据文件，并通过网络以不需插件的IE浏览器向用户提供相关数据的浏览查询。优选地，所述前端数据采集装置包括传感器模块以及与所述传感器模块无线连接的数据汇聚模块，其中所述传感器模块，用于根据所述数据汇聚模块转发的所述后台数据中心服务器的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数；所述数据汇聚模块，用于转发所述后台数据中心服务器的控制指令至所述传感器模块，并将所述传感器模块采集的前端危险介质设备的状态参数传送给所述后台数据中心服务器。优选地，所述传感器模块，还用于基于预定的休眠算法，根据所述数据汇聚模块的唤醒指令，在预定时刻从休眠状态醒来进入数据采集状态。优选地，所述传感器模块包括控制单元以及均与所述控制单元连接的电池、天线、用于测量所述危险介质设备的表面温度的温度传感器以及用于测量所述危险介质设备的三轴振动参数的振动传感器；所述传感器模块通过所述天线以及所述数据汇聚模块的 RF射频天线与所述传感器模块无线连接。优选地，所述温度传感器为半导体温度传感器，所述振动传感器为半导体传感器； 或者，所述温度传感器为热电阻或热电偶，所述振动传感器为压电加速度传感器。优选地，所述电池为锂亚柱式电池；所述RF射频天线为高增益定向天线。优选地，所述前端数据采集装置为非接触温度场测量仪，所述非接触温度场测量仪与所述数据中心站有线连接。优选地，所述危险介质设备为机泵设备；所述状态参数至少包括以下之一所述危险介质设备的表面温度、振动参数以及电池电量；所述运行参数至少包括以下之一无线信道选择、路由、采样周期、数据格式、危险介质设备的属性参数。本实用新型提出的一种危险介质设备的监测系统，采用无线或有线传输技术，将前端数据采集装置采集到的数据反馈到后台数据中心服务器，由后台数据中心服务器对数据进行存储、发布及报警等分析处理。本实用新型基于BS架构，接入hternet，可直接实现数据远程浏览，对危险介质设备进行实时在线监测，操作简单，节能省电，安装维护管理方便，且可以替代传统的人工手持式离线设备点检，满足机泵设备点检工作需求，并可广泛应用于石化、冶金、电力、水利、交通、安防等系统的中小型旋转设备(如机泵、压缩机、小型风机、小型电机等)，同时也普遍适用于管道系统中的各类旋转设备(如电机，离心泵等)，对于体积和功率较小的往复式设备也可应用。
图1是本实用新型危险介质设备的监测系统较佳实施例的结构示意图；图2是本实用新型危险介质设备的监测系统较佳实施例中传感器模块的一种实施方式的结构示意图。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实用新型的主要解决方案是利用前端数据采集装置采集前端危险介质设备的温度及振动等状态参数，并上报给后台数据中心服务器；后台数据中心服务器对前端数据采集装置上报的状态参数进行存储、发布及报警等分析处理，实现对危险介质设备的实时在线监测，操作简单，安装维护管理方便。本实用新型中危险介质设备可以为石化、冶金、电力、水利、交通、安防等系统的中小型旋转设备(如机泵、压缩机、小型风机、小型电机等)，同时也普遍适用于管道系统中的各类旋转设备(如电机，离心泵等)，对于体积和功率较小的往复式设备也可应用。请参照图1，图1为本实用新型危险介质设备的监测系统较佳实施例的结构示意图，该系统包括包括前端数据采集装置101以及后台数据中心服务器102，其中前端数据采集装置101，用于根据后台数据中心服务器102的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数，并上报给后台数据中心服务器102 ；后台数据中心服务器102，用于配置前端数据采集装置101的运行参数，控制前端数据采集装置101采集前端危险介质设备的状态参数，并对前端数据采集装置101上报的状态参数进行分析处理。其中，状态参数包括危险介质设备的表面温度、振动参数以及电池电量等；运行参数包括无线信道选择、路由、采样周期、数据格式、危险介质设备的必要属性参数等。具体地，本实施例中，后台数据中心服务器102包括数据中心站1021以及数据库服务器1022，其中数据中心站1021，用于对前端数据采集装置101上传的状态参数进行分析、整理， 并生成规范化数据文件，写入数据库服务器1022 ；数据库服务器1022，用于接收数据中心站1021上传的数据文件，并通过网络向用户提供相关数据的浏览查询。用户不需要安装任何插件，即可用IE浏览器查看各种图谱， 使用简单方便，高效、安全、稳定可靠。作为一种实施方式，本实施例中前端数据采集装置101包括传感器模块 (SM) 1011以及数据汇聚模块(DAM) 1012，传感器模块1011通过该传感器模块自带的普通天线以及数据汇聚模块1012自带的RF射频天线与数据汇聚模块1012无线连接，其中，RF射频天线为高增益定向天线。传感器模1011与数据汇聚模块1012之间的无线连接采用跳频技术，具备自组网功能，可保证通信数据及时准确、稳定可靠。其中传感器模块1011，用于根据数据汇聚模块1012转发的后台数据中心服务器 102的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数；该传感器模块1011可以提供危险介质设备三轴(X、Y、Z)的振动数据，以及危险介质设备的温度、电池电量等数据，上述振动数据包括危险介质设备振动加速度、速度、位移的有效值、峰值数据等。数据汇聚模块1012，用于转发后台数据中心服务器102中数据中心站1021的控制指令至传感器模块1011，并将传感器模块1011采集的前端危险介质设备的状态参数传送给后台数据中心服务器102的数据中心站1021。同时，数据汇聚模块1012还实现对传感器模块1011的控制管理，包括根据后台数据中心服务器102中数据中心站1021的控制指令对传感器模块1011的唤醒，传感器模块1011采用预定的休眠算法，根据数据汇聚模块1012的唤醒指令，在预定时刻从休眠状态醒来而进入数据采集状态。其中，传感器模块1011清醒时间即数据采集状态的维持时间可以为2秒。由于传感器模块1011直接从被监测的危险介质设备上取得信号，并直接与数据汇聚模块(DAM) 1012保持通信，不需任何第三方跳转，从而保证数据汇聚模块1012对传感器模块1011的绝对监控，极大地节约了通信时间和带宽；此外，数据汇聚模块1012与传感器模块1011之间的无线通信频率在470-510MHZ之间及950_960MHz之间可任意改变，从而可以避开无线信号干扰，有效保护采集数据的真实性；而且无线通信频率低，具有较好的衍射能力，不易受设备、管道、雨水等削弱，由此很好的保障了信号强度。同时，数据汇聚模块1012与传感器模块1011之间的射频功率具有IOdBm(IOmW)、 25dBm(250mff)两档可选，可增加信噪比，其相应的传输距离为200m及1000m，数据率从1.业到5001ApS，在干扰强时，可以降低数据率。在本实施例中，数据中心站1021主要具有以下三个功能1、对前端数据采集装置(DAM-SM) 101进行配置和管理；(1)对DAM-SM组网结构进行配置，包括数量、型号、名称或地址、连接关系或所属关系等内容；(2)对运行参数进行配置，包括无线信道选择、路由、采样周期、数据格式、被监测设备的必要属性参数等；(3)对DAM和SM进行维护管理，包括状态和信息查询、启停控制、功能设置、运行方式切换、软件升级等。2、对DAM上传的数据进行分析和整理，生成规范化的、满足上层用户功能需求的数据文件；(1)数据规范化是指将数据格式转换成入库文件格式；(2)数据分析是指对传上来的原始数据进行分析，结合上层功能配置参数，生成面向上层应用的数据，如实时告警信息、被监测设备状态信息等，同时也写成规范化的数据文件。3、将规范化的数据文件写入数据库中，作为上层应用功能的数据源。在具体实施例过程中，如图2所示，本实施例中传感器模1011块包括控制单元 10111、电池10112、天线10113、温度传感器10114以及振动传感器10115，其中控制单元10111可以为CPU，电池10112、天线10113、温度传感器10114以及振动传感器10115均与控制单元10111连接，由控制单元10111控制工作。上述温度传感器10114用于测量危险介质设备的表面温度；振动传感器10115用于测量危险介质设备的振动参数，可以对危险介质设备三轴方向(X、Y、Z)的振动进行测量，该振动参数包括危险介质设备的振动加速度、速度、位移的有效值、峰值数据等。本实施例通过振动传感器10115对危险介质设备的三轴方向(X、Y、Z)的振动进行测量，解决了现有的其他监测系统因由三个独立的模块分别测量振动数据，而导致三轴方向的振动数据间无法关联的问题，而且通过一个振动传感器10115在实现数据关联的同时，减少模块数量以及成本投入，且功耗低，供电方便，体积小，便于安装。本实施例中温度传感器10114为半导体温度传感器，振动传感器10115为半导体传感器；同时，本实施例中温度传感器10114及振动传感器10115还可以采用传统的传感器，比如，温度传感器10114还可为热电阻或热电偶，振动传感器10115可以为压电加速度传感器。本实施例中所采用的电池10112为锂亚柱式电池，具体可以为锂/亚硫酰氯电池， 其中锂/亚硫酰氯电池(高功率型)具有以下特性1、单体电压高为3. 6V、体积小、比功率高；2、能瞬时提供高倍率或大电流脉冲；3、能在较宽负载和温度范围内(_55°C +85°C )使用，具有低内阻和稳定的放电电压；4、可以小电流连续放电兼提供大电流脉冲，放电时间5年或更长；电池放电特性好，在低、中负载下能够平稳输出90%以上的容量；锂/亚硫酰氯电池(高容量型)具有以下特性1、比能量高电池的比能量高达420WH/kg(800WH/dm3)；2、电压高单体电池开路电压3. 65V，工作电压随负荷而变化，一般在3. 3 3. 6V 之间，终止电压可为2. 0或2. 5V ；3、工作电压平稳电池工作期间电压极其平稳，90%以上的容量可在电压几乎不变的高电压平台上输出；4、工作温度范围宽广这种电池的工作温度范围较宽，可在_60°C +85°C之间工作；5、储存寿命长电池年自放电率低于1%，采用全密封结构，使得电池在常温下可储存10年以上。因此，本实施例采用锂/亚硫酰氯电池，电池容量大，可保证高频数据采集所需用电量，同时供电时间长，电池有效工作时间可达半年，不需要频繁更换电池。同时，只有在电流超过安全值时才采取限流措施，并且不会产生热量，该省电设计，可延长电池的供电时长。此外，作为另一种实施方式，本实施例中的前端数据采集装置101还可以为非接触温度场测量仪，该非接触温度场测量仪可以为在线非接触温度场测量仪，也可以为便携式非接触温度场测量仪，非接触温度场测量仪与数据中心站1021有线连接。非接触温度场测量仪广泛应用于石油化工、化学工业、天然气、发电系统及炼油厂气体泄漏检测，非接触温度场测量仪对气体泄漏的可实时进行可视化检测，不仅能够快速扫描大片区域，甚至还能对泄漏位置进行实时精确定位，其具有优异的热灵敏度性能，能够实时发现非常细微的气体泄漏，测温范围广，测量精度高，因此，非接触温度场测量仪非常适合用于工程内接触式测量工具难以到达的区域的监测工作。同时，非接触温度场测量仪可以用来检测多种气体，比如苯、乙醇、乙苯、庚烷、己烷、橡胶基质、甲醇等。通过非接触温度场测量仪对泄漏气体的检测，能够显著提高作业安全性。针对不同的现场被监测设备，本实用新型危险介质的监测系统与现有技术的对比结果如下表1所示
权利要求1.一种危险介质设备的监测系统，其特征在于，包括前端数据采集装置以及后台数据中心服务器，其中所述前端数据采集装置，用于根据所述后台数据中心服务器的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数，并上报给所述后台数据中心服务器；所述后台数据中心服务器，用于配置所述前端数据采集装置的运行参数，控制所述前端数据采集装置采集前端危险介质设备的状态参数，并对所述前端数据采集装置上报的状态参数进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后台数据中心服务器包括数据中心站以及数据库服务器，其中所述数据中心站，用于对所述前端数据采集装置上传的状态参数进行分析、整理，并生成规范化数据文件，写入所述数据库服务器；所述数据库服务器，用于接收所述数据中心站上传的数据文件，并通过网络以不需插件的IE浏览器向用户提供相关数据的浏览查询。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前端数据采集装置包括传感器模块以及与所述传感器模块无线连接的数据汇聚模块，其中所述传感器模块，用于根据所述数据汇聚模块转发的所述后台数据中心服务器的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数；所述数据汇聚模块，用于转发所述后台数据中心服务器的控制指令至所述传感器模块，并将所述传感器模块采集的前端危险介质设备的状态参数传送给所述后台数据中心服务器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括控制单元以及均与所述控制单元连接的电池、天线、用于测量所述危险介质设备的表面温度的温度传感器以及用于测量所述危险介质设备的三轴振动参数的振动传感器；所述传感器模块通过所述天线以及所述数据汇聚模块的RF射频天线与所述数据汇聚模块无线连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述温度传感器为半导体温度传感器，所述振动传感器为半导体传感器；或者，所述温度传感器为热电阻或热电偶，所述振动传感器为压电加速度传感器。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电池为锂亚柱式电池；所述RF射频天线为高增益定向天线。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前端数据采集装置为非接触温度场测量仪，所述非接触温度场测量仪与所述数据中心站有线连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述危险介质设备为机泵设备；所述状态参数至少包括以下之一所述危险介质设备的表面温度、振动参数以及电池电量；所述运行参数至少包括以下之一无线信道选择、路由、采样周期、数据格式、危险介质设备的属性参数。
专利摘要本实用新型公开一种危险介质设备的监测系统，包括前端数据采集装置以及后台数据中心服务器，前端数据采集装置根据后台数据中心服务器的控制指令采集前端危险介质设备的状态参数，并上报给后台数据中心服务器；后台数据中心服务器配置前端数据采集装置的运行参数，控制前端数据采集装置采集前端危险介质设备的状态参数，并对前端数据采集装置上报的状态参数进行分析处理。本实用新型采用无线或有线传输技术，将前端数据采集装置采集到的数据反馈到后台数据中心服务器，由后台数据中心服务器对数据进行存储、发布及报警等分析处理，可实现对危险介质设备进行实时在线监测，操作简单，节能省电，安装维护管理方便，应用广泛。
文档编号G01D21/02GK202329683SQ20112042019
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者曾杰, 胡扬, 陈军 申请人:深圳市永祥测控技术有限公司