CN106768083A - 一种基于Android平台的离心泵‑电机振动、温度巡检装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Android平台的离心泵‑电机振动、温度巡检装置及其检测方法，包括基于LIS3DH芯片的G‑sensor模块，基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，基于STM32微控制器数据接收、分析处理模块，基于蓝牙局域网和广域网数据通讯及共享模块，基于Android平台的手机客户端，基于Labwindows环境下的上位机以及二路USB系统供电模块。通过基于LIS3DH芯片以及DS18B20温度感应芯片的信号采集模块，将采集的三轴加速度信号以及温度信号分别通过SPI通讯协议经相应的I/O口、ADC采样通道，传送至基于STM32微控制器接收、分析处理模块，将得到的信息经过分析、处理、显示，再将数据通过通讯及共享模块传送至Android客户端以及上位机，从而对离心泵的温度及振动状况进行远程实时监测。
Description
技术领域
本发明属于数据采集技术领域，尤其是一种基于Android平台的离心泵—电机振动、温度巡检装置及其检测方法。
背景技术
离心泵是重要的能量转换和流体输送装置，其运行状态直接影响能量是否高效的利用和工程是否顺利进行，故对其状态进行实时的监测，具有十分重要的现实意义。对离心泵—电机的检测参数主要包括以下：(1)泵的润滑油位、油质情况；(2)机械密封泄漏情况；(3)电机电流情况；(4)泵的出口压力、封油压力情况；(5)轴承箱及电机温度、振动情况，设备无杂音；(6)检查泵的冷却水是否正常；(7)检查备泵预热情况；(8)做好泵的盘车及运行记录。
其中对离心泵—电机温度、振动参数的检测目前主要有以下方式：
1、对离心泵—电机的温度参数主要检测方法：
①温度计法；②电阻法；③埋置检温计法；④粘贴测温纸法。其中温度试验一般采用第一种方法，温度传感器为铜-康铜热电偶，该热点偶分度号为T型，测试温度范围在200～400℃之间。它可把温度信号直接变成按一定规律变换的弱电压信号，通过一块或两块A/D转换卡，与PC机直接相连，使用专门配套温度测试软件，即可同时测试8点或16点不同位置的温度，并在微机显示器上直接显示所有测试点当前和历史记录的温度数值或温度曲线。由于温度场和温度传感器的热惯性较大，因此，采集转换一组数据最小间隔设置为3s即可满足大多数的测试要求。
2、对离心泵—电机的振动参数主要检测方法：
①振动仪；②振动传感器。其中振动试验一般采用第二种方法，在试验台上安装振动传感器，提供传感器所需的电压，将振动传感器采集的信号通过导线连接到NI采集卡，同时将采集卡运用USB连接到基于Labview环境的上位机，通过对Labview进行编程，从而实现对振动信号的采集。
上述对离心泵—电机的温度、振动信号的采集方式虽然比较准确，但操作过程十分繁琐、复杂，不适用于大型泵厂施工现场，故障现场等等，同时所运用的传感器，采集卡等价格相对昂贵，成本较高，只会运用在相对比较昂贵的设备上，不便于推广。
发明内容
本发明针对传统监测方法操作过程繁琐，成本高，不便于推广等问题，提出了一种信息集成度高、价格低廉、安装方便便于推广的振动、温度巡检装置，实现本发明的技术方案如下：
一种基于Android平台的离心泵—电机振动、温度巡检装置，，包括基于LIS3DH芯片的离心泵—电机三轴加速度信号采集模块(G-sensor模块)，基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，基于STM32微控制器数据接收、分析处理模块，基于蓝牙局域网和广域网数据通讯及共享模块，基于Android平台的手机客户端以及基于Labwindows环境下的上位机，两路USB系统整体供电模块。通过基于LIS3DH加速度感应以及DS18B20温度感应芯片的信号采集模块，将采集的加速度信号以及温度信号分别运用SPI通讯协议、ADC采样通道，传送至基于STM32微控制器接收、分析处理模块，将得到的信息经过分析、处理，通过数据通讯及共享模块传送至Android客户端以及上位机，从而对离心泵的温度及振动状态进行远程实时监测。
1、基于LIS3DH芯片的离心泵—电机三轴加速度信号采集模块，用LIS3DH芯片结合外围信号滤波、放大、整形等调理电路来采集离心泵—电机在运行过程中因振动产生的电信号，电信号通过LIS3DH芯片内部处理计算，将电信号转化为对应的三轴加速度信号，再通过SPI通讯协议连接相应的STM32的GPIO口将三轴加速度信号传送至基于STM32的接收、分析处理模块。
2、基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，用DS18B20温度感应芯片结合外围信号滤波、放大、整形等调理电路来采集离心泵—电机在运行过程中因温度产生的电信号，将电信号通过芯片内部处理计算，将采集到的电信号通过STM32的接收、分析处理模块的ADC采样通道进行采样，根据芯片具体的温度、电压对应关系，将对应的电压信号，转化为离心泵—电机的温度。
3、两路USB系统整体供电模块，由于芯片需求电压不同，采取的是两路USB供电模式可以使系统供电更稳定，通过USB得到的两路5V电压，一路通过电压转换、稳压芯片转化到3.3V提供给STM32、DS18B20芯片，将另一路电压通过电压转换、稳压芯片转化到2.8V提供给LIS3DH芯片等其余元件。
4、根据离心泵实际运行工况，开发相应的Android客户端，设置相应显示选项，Android客户端与基于STM32控制器的数据接收、分析处理模块之间的通讯采取两种方式1、蓝牙局域网：适用于管理者在厂房内与离心泵—电机距离相对较近时的情况2、GPRS广域网：适用于管理者与离心泵—电机相应距离很远的情况，实现远程的实时监测。上位机与于STM32控制器采取Modbus协议通过串口传输数据，也可以通过GPRS广域网实现远程的实时监测。
本发明的有益效果是：
(1)相比传统检测方案，本装置集成度高，成本低，性价比高；
(2)相比传统检测方案，采取二路USB供电模式使整体模块供电更稳定；
(3)相比传统检测方案，本装置采取非侵入式方式，安装方便灵活。
附图说明
图1装置整体结构示意图；
图2装置整体模块结构示意图；
图3装置检测离心泵—电机振动参数的工作流程图；
图4装置检测离心泵—电机温度参数的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1-图4为本发明提出的基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置模块及流程示意图。
本发明针对传统监测离心泵—电机振动、温度参数，成本高，系统庞大，操作复杂，界面不友好等问题，提出了一种基于Android平台的离心泵—电机振动、温度巡检装置及检测方法，本发明的具体实施如下：
将基于Android平台的离心泵—电机振动、温度巡检装置通过螺栓固定在电机上，其中DS18B20温度感应芯片安放在靠近电机的位置，基于LIS3DH芯片的G-sensor模块将在泵运行的状态下采集离心泵—电机在振动时，电机的三轴加速度、角加速度信号，通过SPI通讯协议通过相应的GPIO口将得到的加速度数据传送至基于STM32的处理模块；基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，将采集离心泵—电机在运行中的因温度变化，产生的电压信号，将采集的电压信号通过STM32处理模块的ADC采样通道对温度对应的电压信号进行采集。
通过上述方法STM32微控制器对振动和温度信号进行相应的采集，然后STM32微控制器对振动和温度信号处理，具体检测过程如下：
1、电机振动状态的检测
如图3，基于LIS3DH芯片的G-sensor模块将因离心泵—电机振动得到的电压信号通过芯片内部处理，已经转化为三轴振动信号，通过SPI通讯协议传送给STM32微控制器的信号是协议对应的16进制的三轴振动信号，通过编写相应的SPI协议对传送至STM32微控制器的信号进行解码得到二进制的三轴加速度信号，通过编写STM32微控制器对应的屏幕显示程序，将三轴加速度参数显示屏幕程序对应的位置，根据Modbus协议编写数据发送上位机的程序，将三轴加速度通过数组的方式顺序的传送至上位机对应的寄存器地址，通过蓝牙编写对应的手机客户端数据接受协议，将数据传送到Android客户端对应的APP上，从而完成三轴加速度在STM32微控制器、上位机、Android客户端的数据共享；
2、对温度的检测过程：
如图4，基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，采集的离心泵—电机在运行过程中因温度产生的电信号，通过STM32微控制器的ADC采样通道进行采样，首先对采样的因温度产生的电压信号进行每10次平均的处理，使得到的信号更加稳定，同时根据芯片具体的温度、电压对应函数关系，在STM32微控制器中通过编写相应的程序，将对应的电压信号，转化为离心泵—电机的温度信号。通过编写STM32微控制器对应的屏幕显示程序，将温度参数显示屏幕程序对应的位置，根据Modbus协议编写数据发送上位机的程序，将温度信号通过数组的方式顺序的传送至上位机对应的寄存器地址，通过蓝牙编写对应的手机客户端数据接受协议，将数据传送到Android客户端对应的APP上，从而完成温度信号在STM32微控制器、上位机、Android客户端的数据共享；从而让管理者实时得知离心泵—电机的振动和温度参数，来实现对离心泵—电机的实时监测。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，包括离心泵—电机三轴加速度信号采集模块，温度信号采集模块，数据接收、分析处理模块，基于蓝牙局域网或广域网数据通讯及共享模块，基于Android平台的手机客户端；
所述包括离心泵—电机三轴加速度信号采集模块、温度信号采集模块均与所述数据接收、分析处理模块相连，所述数据接收、分析处理模块由采集模块的信息得出电机的振动加速度和温度；所述数据接收、分析处理模块通过所述基于蓝牙局域网或广域网数据通讯及共享模块与所述基于Android平台的手机客户端进行通信，将电机的状态数据发送至所述手机客户端。
2.根据权利要求1所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，还包括上位机；所述上位机通过广域网或Modbus协议与所述数据接收、分析处理模块通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，还包括两路USB系统整体供电模块；所述两路USB系统整体供电模块将通过USB得到的两路5V电压，一路通过电压转换、稳压芯片转化到3.3V提供给所述数据接收、分析处理模块，将另一路电压通过电压转换、稳压芯片转化到2.8V提供给三轴加速度信号采集模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，所述离心泵—电机三轴加速度信号采集模块采用LIS3DH芯片结合外围信号滤波、放大、整形调理电路实现。
5.根据权利要求1所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，所述温度信号采集模块采用DS18B20温度感应芯片结合外围信号滤波、放大、整形调理电路实现。
6.根据权利要求4所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，所述离心泵—电机三轴加速度信号采集模块与所述数据接收、分析处理模块之间采用SPI协议通信。
7.根据权利要求5所述的一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度巡检装置，其特征在于，所述温度信号采集模块通过AD转换之后与所述数据接收、分析处理模块相连。
8.一种基于Android平台的离心泵-电机振动、温度检测方法，其特征在于，
电机振动状态的检测：基于LIS3DH芯片的G-sensor模块将离心泵—电机振动得到的电压信号通过芯片内部处理，转化为三轴振动信号，所述振动信号是协议对应的16进制的三轴振动信号，通过SPI通讯协议传送给STM32微控制器，通过编写相应的SPI协议对传送至STM32微控制器的信号进行解码得到二进制的三轴加速度信号，通过编写STM32微控制器对应的屏幕显示程序，将三轴加速度参数显示屏幕程序对应的位置，根据Modbus协议编写数据发送上位机的程序，将三轴加速度通过数组的方式顺序的传送至上位机对应的寄存器地址，通过蓝牙编写对应的手机客户端数据接受协议，将数据传送到Android客户端对应的APP上，从而完成三轴加速度在STM32微控制器、上位机、Android客户端的数据共享；
温度的检测：基于DS18B20温度感应芯片的温度信号采集模块，采集离心泵—电机在运行过程中因温度产生的电信号，通过STM32微控制器的ADC采样通道进行采样，首先对采样的因温度产生的电压信号进行每10次平均的处理，使得到的信号更加稳定，同时根据芯片具体的温度、电压对应函数关系，在STM32微控制器中通过编写相应的程序，将对应的电压信号，转化为离心泵—电机的温度信号；通过编写STM32微控制器对应的屏幕显示程序，将温度参数显示屏幕程序对应的位置，根据Modbus协议编写数据发送上位机的程序，将温度信号通过数组的方式顺序的传送至上位机对应的寄存器地址，通过蓝牙编写对应的手机客户端数据接受协议，将数据传送到Android客户端对应的APP上，从而完成温度信号在STM32微控制器、上位机、Android客户端的数据共享；让管理者实时监测得知离心泵—电机的振动和温度参数。
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