CN102650548A - 一种智能点检定修仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能点检定修仪，所述的智能点检定修仪包括传感器信号处理电路、非接触式红外测温接口电路、信息钮、电子标签接口电路、红外激光条形码扫描器、GPRS模块、TFT-LCD显示屏、按键、触摸屏、USB数据接口和ARM9处理器，所述传感器信号处理电路可以连接多种不同的传感器，经过模拟滤波处理，进入AD转换器转换成数字信号数据，由ARM9处理器处理读取，通过软件滤波，积分，fft等算法处理，再进行分析，所述的非接触式红外测温模块，用于机械设备表面温度检测，准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值。

Description

一种智能点检定修仪

技术领域

本发明属于智能仪表技术领域，特别涉及一种智能点检定修仪。

背景技术

在工厂设备维护中，设备点检制度是以点巡检为核心的全员生产维修管理体制，按照制订的标准定期、定点地对设备进行检查，准确掌握设备技术状态、设备故障的初期信息和劣化趋势，及时采取对策，将故障消灭在萌芽阶段，以提高设备工作效率，延长设备寿命，确保企业生产的正常进行。

点检制度的实质就是全员参与、全员管理、责任到人，以预防为基础，以点检为核心，以定修为目的，可以说是一种及时掌握设备运行状态，指导设备检修的严肃、科学的管理方法。实行点检制度也是现代化工厂的重要标志之一。

要保证点检制度切实可靠的推行，点巡检设备是必不可少的工具。点巡检设备兼具了管理和测量两大功能。管理功能主要是指对点检人员和点检路线等情况进行完整准确的记录和统计；而测量功能主要是点检仪中集成的测量传感器，可以对所要检查的设备测量其相关参数，并对这些参数进行分析整理，作为设备维护的基础数据和依据。

现有点巡检设备，基本上可以实现以下的功能：

(1)、某一种传感器信号采集；

(2)、某一种设备标识采集，如信息钮；

(3)、USB通讯或网络有线通讯；

(4)、触摸屏或按键一种输入功能。

但是，现有的点巡检设备，功能相对比较少，即：

1)、不能同时采集信息钮，条形码，电子标签等标识；

2)、传感器接口能力比较弱，不能接多种传感器信号；

3)、通讯方式有局限性，需要定点通讯；

4)、在输入的可靠性上考虑的也不够完善。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能点检定修仪，以解决现有技术中的点检定修仪功能不完善，使用不方便的问题。

本发明的技术方案是，一种智能点检定修仪，所述的智能点检定修仪包括传感器信号处理电路、非接触式红外测温接口电路、信息钮、电子标签接口电路、红外激光条形码扫描器、GPRS模块、TFT-LCD显示屏、按键、触摸屏、USB数据接口和ARM9处理器，

所述传感器信号处理电路可以连接多种不同的传感器，经过模拟滤波处理，进入AD转换器转换成数字信号数据，由ARM9处理器处理读取，通过软件滤波，积分，fft等算法处理，再进行分析，

在传感器信号处理电路中，传感器输出信号直接用电压跟随器接入，运用一个差分放大电路抵消掉传感器的偏置电压，输出信号为带直流偏置为+5V的交流信号，后跟随进入低通滤波电路，再衰减二分之一，处理成偏置为+2.5V的交流信号，进入AD转换，运算放大器选用低功耗运算放大器，

所述的非接触式红外测温模块，用于机械设备表面温度检测，准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值，

所述的红外激光条形码扫描器用于把点检中″点″的一些基本信息编制成条码并打印成标签贴在点检″点″处，当点检实际操作人员到达点检″点″时利用红外激光扫描器发出红外激光去识别条码，采集信息，

所述电子标签接口电路的读写模块采用13.56MHZ非接触射频技术，内嵌低功耗射频基站，通过I2C接口发送命令就可以实现对卡片完全的操作，

所述的GPRS模块用于在巡检过程中，当现场距离很远，便于将更改巡检路径或者上传巡检数据进行远距离无线传输，

USB数据接口用于将所述智能点检定修仪在巡检结束后通过USB接口把数据传送到PC机或服务器上，便于记录和进一步分析，

所述按键包括四个方向键，一个确认键，一个取消键，一个电源开关键，十个数字字母复用键，一个*号键，一个#号键，共十九个键，通过ARM9处理器GPIO组成按键扫描矩阵，

所述智能点检定修仪还包括TF卡接口、实时时钟、存储器接口、电池电量检测，都是采用ARM9处理器自带的接口和功能实现。

工业上现有的设备，根据年代不同，行业不同，设备标识有信息钮，条形码和RFID等不同的标识。新型智能点巡检设备可以对三种不同的标识进行识别，以适应不同年代，不同行业的设备标识。

在点巡检中，需采集不同传感器信号，如电涡流传感器，磁电式速度传感器，压电式速度传感器，压电式加速度传感器，转速传感器，新型智能点巡检设备，可以实现对以上传感器信号的采集，以对现场信号的最大采集。

新型智能点巡检设备，可以通过USB线与后台管理软件通讯，同时，由于集成了无线通讯模块，可以在点巡检现场与后台管理软件实时通讯，不需要每次定时定点的与后台管理软件通讯。

新型智能点巡检设备，可以对现场测量的数据，实时分析，进行故障诊断。

新型智能点巡检设备，采用触摸屏和按键双输入方式，可以避免一种输入方式失灵或损坏时，采用另一种方式输入，提高了可靠性。

本发明涉及利用各种当今最新技术，融合模拟信号接口和处理电路，改进现有的点巡检设备，实现红外测温，激光条形码识别，电子标签(RFID)，信息钮，无线远距离传输，多种工业传感器连接，系统标准定制及故障诊断，同时采用触摸屏和按键双输入方式可靠方式的一种新型智能点巡检设备。

本发明的点巡检仪可接压电速度、加速度传感器、电涡流传感器、磁电式速度传感器和TTL转速信号。检测结果实现GPRS无线通讯，使振动信号实时检测，实时发送。多种信息采集方式，包括激光一维条形码，红外测温，电子标签(RFID)。数据库管理点检信息。系统标准定制及评价。实现手抄量收集和观察量收集。对点检人员和点检路线等情况进行完整准确的记录和统计。数据波形及频谱图显示。输出巡检报表。设计外观符合人体工学，独特的视觉效果。

本发明的智能点检定修仪由于尅全部采用低功耗芯片和模块，能保证连续10小时以上工作。减少充电次数。采用多种传感器接口，减少了体积，减少了重量，减轻了使用人员了疲劳。采用远距离无线传输，提高了灵活性，避免了使用人员的来回奔波。采用多种信息采集模块，以适应不同年代，不同行业的设备信息标识。采用触摸屏和按键双输入方式，提高了产品的可靠性，和使用人员操作习惯选择型。智能分析诊断功能，及时反应现场设备状况，提供可靠的反馈信息。

附图说明

图1是本发明的智能点检定修仪在使用时的系统原理框图。

图2是本发明的智能点检定修仪硬件组成原理框图。

图3是本发明的智能点检定修仪软件流程框图

具体实施方式

本发明的智能点检定修仪需要后台管理软件把制定好的巡检计划传输到新型智能点巡检设备中，操作人员登录到新型智能点巡检设备，根据巡检计划，首先获取所测设备的标识号，然后通过不同的传感器和新型智能点巡检设备自带的模块，检测设备的振动加速度，速度，位移，温度等参数，也可以根据现场观察的参数和现象，输入新型智能点巡检设备中，新型智能点巡检设备将保存数据，并对数据进行分析和诊断，同时也可以把数据实时传送到后台管理软件上，进行进一步的分析和诊断。

新型智能点巡检设备由传感器信号处理电路，各种模块接口电路(红外测温，信息钮，电子标签，激光条形码，GPRS)，TFT-LCD显示，按键，触摸屏，ARM9处理器等组成，如附图1所示结合附图2。

新型智能点巡检设备以arm9处理器AT91SAM9261为核心，该处理器有着丰富的接口和功能，它主要提供各种模块的接口，采集数据，处理数据，分析数据，传输数据等功能。

1、传感器信号处理电路

可以连接多种不同的传感器，经过模拟滤波处理，进入AD转换器转换成数字信号数据，由arm9处理读取，通过软件滤波，积分，fft等算法处理，再进行分析。

传感器输出信号直接用电压跟随器接入。运用一个差分放大电路抵消掉传感器的偏置电压。输出信号为带直流偏置为+5V的交流信号。后跟随进入低通滤波电路。再衰减二分之一，处理成偏置为+2.5V的交流信号，进入AD转换。运算放大器选用低功耗运算放大器。AD转换选用TI公司ADS8326，16位分辨率，采用速率为最大为250Kbps，SPI接口，外部参考电压。可以直接连接ARM9处理器。

2、非接触式红外测温模块，

非接触式红外测温原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。在本产品中，主要用于机械设备表面温度检测，准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值。这个温度信息不仅是判断设备有无故障的依据，也是判断故障属性、位置、严重程度的客观依据。

3、激光条形码扫描器

激光条形码扫描技术实现点检工作的非接触激光条形码扫描技术最早是应用于批发零售商品的识别上，利用红外激光扫描商品上的条型码可以识别出该商品的一些基本信息。我们把点检中″点″的一些基本信息编制成条码并打印成标签贴在点检″点″处，当点检实际操作人员到达点检″点″时利用的，红外激光扫描模块发出红外激光去识别条码，采集信息。

激光条形码扫描模块，选用Motorola公司一维激光扫描引擎。具有体积小，功耗低，分辨能力强，接口简单，可以通过uart串口直接同ARM9连接。

4、信息钮(iButton)

iButton是一个封装在16mm厚的不锈钢外壳内的计算机芯片。由于其采用独特的坚固外壳，可以将最新信息随人或目标物体携带到任何地方。实际上由于钢制的iButton外壳足够坚固，可承受室内或室外的各种苛刻环境，使得iButton几乎可以安装在任何地方。iButton十分的小巧轻便，可以附着在钥匙链、戒指环、手表或其他个人物品上，非常适合在日常生活中控制诸如建筑物及计算机、资产管理以及各种数据记录的访问权限。

iButton读写器读写通过1-协议与iButton进行通信。1-Wire接口具有两种通信速率：标准模式下为16kbps，过驱动模式下为142kbps。其与ARM9处理器连接方式通过I2C直接连接。

5、电子标签(RFID)

电子标签是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号来识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。

本发明的设备读写模块采用13.56MHZ非接触射频技术，内嵌低功耗射频基站，只需通过简单的I2C接口发送命令就可以实现对卡片完全的操作。该模块支持Mifare One S50，S70，FM11RF08，FM1208，PSAM9600，PSAM38400及其兼容卡片。

6、远距离无线传输

在巡检过程中，有时候需要更改巡检路径或者上传巡检数据，往往巡检现场和管理后台都有很远的距离，现场也不一定有网络接口，这就需要进行远距离无线传输。这里采用GPRS模块，巡检计划或者巡检数据通过GSM/GPRS模块发送和接受，由于GSM/GPRS通讯是通过第三方运营商网络，所以只要有信号的地方就可以发送和接受，中国GSM/GPRS信号覆盖率接近100％，所以可以满足要求。

7、显示屏及触摸屏

液晶屏选择日立公司3.5寸液晶屏，带有触摸屏，既使巡检设备外观更加小巧，又使点检人员操作更便捷，该屏的技术参数，240×320分辨率，3.5寸大小，亮度：400cd/m2，LED背光，典型工作电流200毫安。

8、USB数据传输

新型智能点巡检设备在巡检结束后通过USB接口把数据传送到PC机或服务器上，便于记录和进一步分析。USB模块是处理器自带模块，主要参数如下：USB2.0全速接口(12Mbit/S)

带有2KB的FIFO。

9、按键接口

设计了四个方向键，一个确认键，一个取消键，一个电源开关键，十个数字字母复用键，一个*号键，一个#号键，共十九个键，通过ARM9处理器gpio组成按键扫描矩阵。

10、其他接口

TF卡接口，实时时钟，存储器接口，电池电量检测等都是采用ARM9处理器自带的接口和功能实现。

新型智能点巡检设备现场管理软件运行在ARM9处理器上，采用嵌入式linux操作系统，包括巡检，测振，测温，时间设置，背光设置，电量显示等等功能，软件的主要功能是巡检功能，其简要流程图见附图3。

本发明的点巡检仪技术指标如下：

1、测量带宽：5HZ-5000HZ。

2、GPRS无线传输通讯。

3、16位高精度AD采样位移、速度、加速度数据

4、测温范围：-25℃-300℃，分辨率0.1℃。

5、激光一维条形码识别。

6、RFID工作频率13.56MHZ

7、锂电池供电，能保证连续工作8小时，可通过USB在线充电。

8、通过USB接口进行数据传输。

9、使用环境：温度0℃～50℃；相对湿度＜85％。

10、3.5寸液晶显示屏，带触摸屏

11、外观尺寸：200mm×92mm×33mm

本发明的新型智能点巡检设备外观及结构设计具备：

1.点检仪采用嵌入式平台，便于功能升级；

2.采用半透半反真彩大屏幕，点检信息清晰明了；

3.内置GPRS模块，可升级至点检异常数据实时通告功能；

4.预留二维码扫描器，适应企业设备管理多元化需求；

5.大距离比红外测温组件，测量精度高；

6.USB，Wi-Fi双数据传输通道，有线、无线均可进行数据传输；

7.点检异常数据表手机网页浏览，点检情况随时掌控；

8.点检异常数据短信传送，异常情况随时获取；

9.标配陶瓷晶体加速度传感器，测量精度高，热稳定性极佳；

10.可选配高灵敏度传感器(500mV/g)，微弱振动信号测量信噪比极高；

11.IP65防护等级设计，坚固可靠；

12.灵活的点检员注册、代理设置；

13.允许点检员具有不同身份，适应中国企业现状需求；

14.灵活的班次设置和周期设置模式；

15.支持区域到位管理功能(射频卡)；

16.可与企业EAM或ERP互联，实现数据共享和功能互用；

17.EXCEL点检数据导入，适合普通人员使用；

18.符合物联网规范要求，具有强大升级空间。

Claims (1)

1.一种智能点检定修仪，其特征在于，所述的智能点检定修仪包括传感器信号处理电路、非接触式红外测温接口电路、信息钮、电子标签接口电路、红外激光条形码扫描器、GPRS模块、TFT-LCD显示屏、按键、触摸屏、USB数据接口和ARM9处理器，

所述传感器信号处理电路可以连接多种不同的传感器，经过模拟滤波处理，进入AD转换器转换成数字信号数据，由ARM9处理器处理读取，通过软件滤波，积分，fft等算法处理，再进行分析，

在传感器信号处理电路中，传感器输出信号直接用电压跟随器接入，运用一个差分放大电路抵消掉传感器的偏置电压，输出信号为带直流偏置为+5V的交流信号，后跟随进入低通滤波电路，再衰减二分之一，处理成偏置为+2.5V的交流信号，进入AD转换，运算放大器选用低功耗运算放大器，

所述的非接触式红外测温模块，用于机械设备表面温度检测，准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值，

所述的红外激光条形码扫描器用于把点检中″点″的一些基本信息编制成条码并打印成标签贴在点检″点″处，当点检实际操作人员到达点检″点″时利用红外激光扫描器发出红外激光去识别条码，采集信息，

所述电子标签接口电路的读写模块采用13.56MHZ非接触射频技术，内嵌低功耗射频基站，通过I2C接口发送命令就可以实现对卡片完全的操作，

所述的GPRS模块用于在巡检过程中，当现场距离很远，便于将更改巡检路径或者上传巡检数据进行远距离无线传输，

USB数据接口用于将所述智能点检定修仪在巡检结束后通过USB接口把数据传送到PC机或服务器上，便于记录和进一步分析，

所述按键包括四个方向键，一个确认键，一个取消键，一个电源开关键，十个数字字母复用键，一个*号键，一个#号键，共十九个键，通过ARM9处理器GPIO组成按键扫描矩阵，

所述智能点检定修仪还包括TF卡接口、实时时钟、存储器接口、电池电量检测，都是采用ARM9处理器自带的接口和功能实现。

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