专利名称：机械设备状态自动巡检系统及其无线传感器终端和设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械设备状态自动巡检系统，用于机械设备的状态监测和预知维修。
背景技术：
目前，利用振动信号进行机械设备故障诊断的方式主要有两大类其一是在线监 测系统，针对大型关键设备，实行长时间连续监测，现场数据通过有线连接传输到服务器 中，系统施工需现场布线，增加劳动强度和成本；其二是点(巡)检系统，主要由操作人员根 据公司点(巡)检制度，定时、定人、定周期到现场机组处采集测点振动数据，并通过数据线 将点检仪中数据上传至上位机服务器，完成分析诊断，点(巡)检系统人工管理成本较高。
实用新型内容本实用新型提供一种机械设备状态自动巡检系统，以便定时、定周期的完成现场 各测点的振动数据采集，并通过无线射频网络向上位机报送，完成设备状态的自动巡检。本实用新型的一种机械设备状态自动巡检系统，该系统由机械设备状态自动巡检 设备及一组无线传感器终端组成，机械设备状态自动巡检设备包括服务器组和射频信号收 发器，服务器组包括数据库服务器、检测诊断服务器及WEB发布服务器，服务器组内部各服 务器之间及其与射频信号收发器之间通过局域网连接，无线射频收发器采用查询的方式向 每一个无线传感器终端请求数据采集，巡检任务在上位服务器上编辑并下载到射频信号收 发器中，射频信号收发器运行Linux操作系统，在一个巡检周期完成后向上位机服务器发 送巡检结束标志位，上位机接收数据后删除射频信号收发器上的采集数据；各无线传感器 终端由ICP加速度传感器、放大滤波电路、单片机、电源及射频收发芯片构成，ICP加速度传 感器的信号输出通过放大滤波电路与单片机的信号输入口连接，射频收发芯片采用串行接 口与单片机通信连接，电源与上述ICP加速度传感器、放大滤波电路、单片机、及射频收发 芯片连接提供电源。放大电路采用0P2277实现，0P2277内部与两路放大器，一路用来放大传感器的输 出，另一路用来调节零点电位。单片机采用51核的片上系统芯片C8051F320，内部集成AD转换器和flash存储
ο射频收发芯片采用nRF-401，完成数据的无线通信。本实用新型的目的还在于提供一种机械设备状态自动巡检设备，该设备服务器组 和射频信号收发器，服务器组包括数据库服务器、检测诊断服务器及WEB发布服务器，服务 器组内部各服务器之间及其与射频信号收发器之间通过局域网连接，无线射频收发器采用 查询的方式向每一个无线传感器终端请求数据采集，巡检任务在上位服务器上编辑并下载 到射频信号收发器中，射频信号收发器运行Linux操作系统，在一个巡检周期完成后向上 位机服务器发送巡检结束标志位，上位机接收数据后删除射频信号收发器上的采集数据。本实用新型还提供了一种无线传感器终端，该终端由ICP加速度传感器、放大滤 波电路、单片机、电源及射频收发芯片构成，ICP加速度传感器的信号输出通过放大滤波电路与单片机的信号输入口连接，射频收发芯片采用串行接口与单片机通信连接，电源与上 述ICP加速度传感器、放大滤波电路、单片机、及射频收发芯片连接提供电源。放大电路采用0P2277实现，0P2277内部与两路放大器，一路用来放大传感器的输 出，另一路用来调节零点电位。单片机采用51核的片上系统芯片C8051F320，内部集成AD转换器和flash存储
ο射频收发芯片采用nRF-401，完成数据的无线通信。本实用新型主要由无线传感器终端、射频信号收发器、中心服务器等三部分组成。 无线传感器终端与振动加速度传感器一起，固定安装在现场设备端，每个无线传感器终端 为一个测点。射频信号收发器采用嵌入式系统设计，置于服务器端，可与服务器进行通信。 中心服务器负责向射频信号收发器下达巡检计划，并从射频信号收发器收集存储测点数 据。本实用新型的有益效果是，在有效的进行设备状态巡检的同时，采用无线射频技 术，结构模块简单，降低了材料和管理成本，减少了现场施工的难度，提高了设备维护的自 动化程度。
图1是本实用新型无线传感器终端的电路结构原理图；图2是本实用新型的拓扑结构图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型无线传感器终端的电路结构原理图。ICP加速度传感器采 用美国PCB公司的601A11系列传感器；放大电路采用0P2277实现，0P2277内部与两路 放大器，一路用来放大传感器的输出，另一路用来调节零点电位；抗混叠滤波采用八阶 Butterworth低通滤波芯片MAX291，滤波频率由单片机控制设定；单片机采用51核的片上 系统芯片C8051F320，内部集成AD转换器和flash存储器；射频收发芯片采用nRF_401，完 成数据的无线通信。无线传感器终端固定安装在设备测点处。图2是无线自动巡检装置的拓扑结构图。无线信号收发器和无线传感器终端组成 了无线射频网路。射频信号收发器运行嵌入式Linux系统，ARM处理器型号为SC32442，收 发器用于启动终端的信号采集并暂时收集存储数据，待一个巡检周期完成后，向服务器传 输巡检数据。射频信号收发器选用三星公司片上系统ARM芯片SC32442设计，该处理器集成 64MB SDRAM和128MB Nand FLASH ；收发器同样用选用射频收发芯片TRF6901，其通过串口 与SC32442通信。射频信号收发器采用嵌入式设计，运行嵌入式Linux操作系统。射频信 号收发器通过网络接口与服务器相连，网络接口芯片采用CS8900。上位机服务器也可以是一台普通的PC机，完成巡检计划的制定，并通过网络下传 至射频信号收发器，同时当检测到射频信号收发器发送过来的巡检结束标志时，从收发器 接收巡检数据。数据存储采用MySQL数据库管理系统软件。完成对巡检任务和下达，巡检 数据的收集存储，和波形数据的分析诊断，并生成巡检报表。[0025]具体实现过程是(1)将传感器与图1中的电路模块相连，组成无线传感器终端；(2)在上位PC机中根据每个传感器终端的编号设定巡检顺序，巡检周期，每周期 巡检开始时刻，编制巡检任务下载到射频信号收发器中；(3)射频信号收发器根据巡检计划按顺序发送巡检请求，无线传感器终端接收到 的收发器请求测点号与自身一致时，作出应答，并启动采集，采集后的数据送回射频传输收 发器；(4)巡检完成后，射频传输收发器自动向上位机服务器发送巡检完成标志，上位机 接收软件启动，完成数据从射频信号收发器到上位机服务器的传输。工作流程是首先操作人员在上位机上编制巡检计划，巡检计划包括测点 编号、巡 检顺序、巡检周期，每周期巡检开始时刻；巡检计划通过网络下传至射频信号收发器，收发 器按照巡检计划逐个测点发送请求信息，无线传感器终端根据接收到的ID号是否与本身 一致作出应答，若一致则该终端采集一组数据，并向射频信号收发器发送。按巡检计划中的 测点遍历一遍完成一个巡检周期；巡检数据暂时存储在射频信号收发器中，当完成一个巡 检周期时，向服务器发送一个巡检结束标志，并由服务器将通过网络将巡检数据取走，并删 除收发器上的数据，完成一次巡检。
权利要求一种机械设备状态自动巡检系统，其特征在于，该系统由机械设备状态自动巡检设备及一组无线传感器终端组成，机械设备状态自动巡检设备包括服务器组和射频信号收发器，服务器组包括数据库服务器、检测诊断服务器及WEB发布服务器，服务器组内部各服务器之间及其与射频信号收发器之间通过局域网连接，无线射频收发器采用查询的方式向每一个无线传感器终端请求数据采集，巡检任务在上位服务器上编辑并下载到射频信号收发器中，射频信号收发器运行Linux操作系统，在一个巡检周期完成后向上位机服务器发送巡检结束标志位，上位机接收数据后删除射频信号收发器上的采集数据；各无线传感器终端由ICP加速度传感器、放大滤波电路、单片机、电源及射频收发芯片构成，ICP加速度传感器的信号输出通过放大滤波电路与单片机的信号输入口连接，射频收发芯片采用串行接口与单片机通信连接，电源与上述ICP加速度传感器、放大滤波电路、单片机、及射频收发芯片连接提供电源。
2.根据权利要求1所述的机械设备状态自动巡检系统，其特征在于，放大电路采用 0P2277实现，0P2277内部与两路放大器，一路用来放大传感器的输出，另一路用来调节零 点电位。
3.根据权利要求1所述的机械设备状态自动巡检系统，其特征在于，单片机采用51核 的片上系统芯片C8051F320，内部集成AD转换器和flash存储器。
4.根据权利要求1所述的机械设备状态自动巡检系统，其特征在于，射频收发芯片采 用nRF-401，完成数据的无线通信。
5. 一种机械设备状态自动巡检设备，其特征在于，该设备服务器组和射频信号收发器， 服务器组包括数据库服务器、检测诊断服务器及WEB发布服务器，服务器组内部各服务器 之间及其与射频信号收发器之间通过局域网连接，无线射频收发器采用查询的方式向每一 个无线传感器终端请求数据采集，巡检任务在上位服务器上编辑并下载到射频信号收发器 中，射频信号收发器运行Linux操作系统，在一个巡检周期完成后向上位机服务器发送巡 检结束标志位，上位机接收数据后删除射频信号收发器上的采集数据。
6. 一种无线传感器终端，其特征在于，该终端由ICP加速度传感器、放大滤波电路、单 片机、电源及射频收发芯片构成，ICP加速度传感器的信号输出通过放大滤波电路与单片机 的信号输入口连接，射频收发芯片采用串行接口与单片机通信连接，电源与上述ICP加速 度传感器、放大滤波电路、单片机、及射频收发芯片连接提供电源。
7.根据权利要求6所述的无线传感器终端，其特征在于，放大电路采用0P2277实现， 0P2277内部与两路放大器，一路用来放大传感器的输出，另一路用来调节零点电位。
8.根据权利要求6所述的无线传感器终端，其特征在于，单片机采用51核的片上系统 芯片C8051F320，内部集成AD转换器和flash存储器。
9.根据权利要求6所述的无线传感器终端，其特征在于，射频收发芯片采用nRF-401， 完成数据的无线通信。
专利摘要本实用新型涉及一种机械设备状态自动巡检系统及其无线传感器终端和设备，无线传感器终端与射频信号收发器组成无线射频网路，射频信号收发器通过局域网与上位机服务器连接，无线传感器终端与射频信号收发器组成无线通信网路，完成指令的下达了采集数据的上传，射频信号收发器与上位机服务器组成局域网，实现巡检任务的下达巡检数据的集中上传。本实用新型的有益效果是，在有效的进行设备状态巡检的同时，采用无线射频技术，结构模块简单，降低了材料和管理成本，减少了现场施工的难度，提高了设备维护的自动化程度。
文档编号G08C17/02GK201562350SQ20092015475
公开日2010年8月25日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者孙俊杰, 陈磊, 韩捷 申请人:郑州大学