CN110081933A - 振动巡检仪及其低功耗频域变换方法、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动巡检仪及其低功耗频域变换方法、计算机可读存储介质。振动巡检仪包括采集模块，其用于采集振动巡检仪周边信号；低功耗的主控模块，其对所述信号进行记录；以及常态下处于关闭状态的高性能辅助模块，其定期短暂启动以对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。由于耗时长的收集任务由低功耗主控模块负责，较高能耗的辅助模块只是偶尔启动进行频域变换，且频域变换时间短暂，故较高能耗的辅助模块不会消耗过多的能量，使得振动巡检仪实现低功耗运行。

Description

振动巡检仪及其低功耗频域变换方法、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，具体涉及一种振动巡检仪及其低功耗频域变换方法、计算机可读存储介质。

背景技术

目前振动巡检仪从设计时就考虑系统总功耗，为了降低功耗一般从芯片选型开始，就选择功耗较低的MCU，但MCU实现振动信号傅里叶变换比较困难；而支持完成振动信号傅里叶变换的高性能芯片需要消耗较高的电流，这对于低功耗的振动巡检仪是个挑战。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的振动巡检仪及其低功耗测量方法、计算机可读存储介质。

依据本发明的一个方面，提供了一种振动巡检仪，包括：

采集模块，其用于采集振动巡检仪周边信号；

低功耗的主控模块，其对所述信号进行记录；以及

常态下处于关闭状态的高性能辅助模块，其定期短暂启动以对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。

可选地，还包括通讯模块，在所述通讯模块与外部终端建立连接的过程中启动所述辅助模块来响应外部终端的指令。

可选地，所述通讯模块具体是无线通讯模块，所述响应外部终端的指令进一步适于：根据外部终端的读取指令无线上传频域变换结果和/或所述信号。

可选地，所述通讯模块与外部终端建立连接的方式进一步适于：将通讯模块的内部功能单元进行休眠，仅保留通讯模块的寻呼单元工作，并周期性启动寻呼单元来对外广播寻呼指令。

可选地，所述关闭状态具体是失电，主控模块通过控制所述辅助模块的供电来实施所述启动行为。

可选地，还包括电源管理模块，其从振动巡检仪的电源处取电，并在主控模块的控制下为所述辅助模块供电。

可选地，所述主控模块常态下休眠，通过定期唤醒来实施所述记录行为。

可选地，还包括光敏感传感器，对主控模块进行唤醒的方式进一步适于：根据光敏感传感器受光照触发的电平，对于所述主控模块进行唤醒。

可选地，还包括与主控模块复位端相接的霍尔传感器，其受磁向所述复位端发送电平，以触发主控模块复位。

可选地，所述采集模块具体是振动感应器和/或温度传感器。

依据本发明的另一个方面，提供了一种振动巡检仪的低功耗频域变换方法，包括：

采集振动巡检仪周边信号；

用低功耗的主控模块记录所述信号；

定期短暂启动常态下处于关闭状态的高性能辅助模块来对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。

可选地，所述信号具体是振动信号和/或温度信号。

依据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现上述的振动巡检仪的低功耗频域变换方法。

根据本发明的技术方案，通过设置低功耗主控模块+高性能辅助模块的结构，采用软硬件结合分方式，使主控模块负责收集振动巡检仪周边信号，定期短暂启动常态下处于关闭状态的辅助模块来对定期内记录的信号进行频域变换，由于耗时长的收集任务由低功耗主控模块负责，较高能耗的辅助模块只是偶尔启动进行频域变换，且频域变换时间短暂，故较高能耗的辅助模块不会消耗过多的能量，使得振动巡检仪实现低功耗运行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的电路连接示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的低功耗频域变换方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的结构示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的电路连接示意图。如图1所示，本发明实施例的振动巡检仪设有主控模块1、辅助模块2、通讯模块3、存储器4、复位开关5、电源开关6、温度传感器7、LED、振动感应器8、信号分路模块9、高精度AD采样模块10、电池11及电池管理模块12。

所述主控模块1与辅助模块2直接通过I2C接口进行信息交互，其中主控模块1选用为低功耗芯片，比如msp430系列模块，用于负责巡检仪的流程控制；辅助模块2选用为能支持傅里叶变化处理事务的高性能DSP芯片，比如TI公司的TMS320C5532芯片，用于完成信号的傅里叶变换。

通讯模块3优选为蓝牙模块，其一方面连接到主控模块1的IO口，通过IO与主控模块1进行信息交换，另一方面通过uart接口直接辅助模块2进行信息交换。

存储器4选用为非易失性存储芯片，比如用于实现数据长时间存储的FLASH，通过SPI接口来与辅助模块2进行高速数据通讯。

复位开关5用于复位主控模块1，由于振动巡检仪的特殊工作环境，容易因振动使按键抖动，因此复位开关5不适于采用按键复位的方式，优选地，将复位开关5选用为霍尔传感器，霍尔传感器与主控模块1的复位IO连接，当外部有磁铁靠近巡检仪时，霍尔传感器受磁向主控模块1的复位IO发送电平，使主控模块1复位，如此，通过非机械式触发的方式进行复位，避免按键抖动情况发生。

电源开关6选用为光敏感传感器，光敏感传感器与主控模块1进行IO连接，当巡检仪进入休眠时，光敏感传感器经过光照向主控模块1发送电平，从而使唤醒主控模块1进行工作。

温度传感器7用于通过IO向主控模块1传输巡检仪周边的温度信号。

振动感应器8用于采集巡检仪周边的振动信号，振动信号通过信号分路板9进行分路，其中一路信号进入主控模块1，另一路信号被高精度AD采样模块10(比如MCP3903)采样，采样数据被高精度AD采样模块10通过SPI传输到辅助模块2中进行处理。优选地，振动感应器8选用为3轴加速度传感器，利用3轴加速度传感器从XYZ三个方向采集振动加速度，使主控模块1或辅助模块2得以根据XYZ三个方向的加速度来综合分析巡检仪周边的振动变化情况，提高分析准确性。

巡检仪中的各个电气模块采用供电寿命不低于3年的电池11供电，并设有常规的电源管理模块12(比如BMS)来根据主控模块1的指令对电池11的各个供电路径进行放电控制。比如，主控模块1通过电源管理模块12来控制辅助模块2及高精度AD采样模块10的供电。

图2示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的低功耗频域变换方法的流程示意图。如图2所示，本发明实施例的振动巡检仪的低功耗频域变换方法包括：

S11：采集振动巡检仪周边信号；

需要说明的是，所述信号可以是振动信号和温度信号中的一种或多者，其中振动信号通过振动感应器进行采集，经信号分路板分路后输入到主控模块中；温度信号通过温度传感器进行采集，信号直接通过IO输入到主控模块。

S12：用低功耗的主控模块记录所述信号；

需要说明的是，所述信号通过指针读写到主控模块的RAM内，从而实施所述记录行为，其中数据以表的形式存储于RAM内。

S13：定期短暂启动常态下处于关闭状态的高性能辅助模块来对所述定期内记录的所述信号进行频域变换；

需要说明的是，所述辅助模块常态下关闭以节省电能，定期自动启动来对定期内记录的信号进行频域变换，其中频域变换具体采用傅里叶变换算法来实施，由于傅里叶变换算法属于现有技术，此处不对其进行赘述。

所述定期的间隔时长根据振动巡检仪的测试对象进行具体设定，可被测试人员自定义设置，比如本发明实施例中采用每60分钟进行一次长傅里叶变换。

傅里叶变换后的结果及进行傅里叶变换所使用的信号统一存储于存储器进行长期存储。成功写入数据到存储器后，再次关闭辅助模块，避免浪费电能。

本发明实施例通过设置低功耗主控模块+高性能辅助模块的结构，采用软硬件结合分方式，使主控模块负责收集振动巡检仪周边信号，定期短暂启动常态下处于关闭状态的辅助模块来对定期内记录的信号进行频域变换，由于耗时长的收集任务由低功耗主控模块负责，较高能耗的辅助模块只是偶尔启动进行频域变换，且频域变换时间短暂，故较高能耗的辅助模块不会消耗过多的能量，使得振动巡检仪实现低功耗运行。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，振动巡检仪利用通讯模块实现对外通讯，在通讯模块与外部终端成功建立连接后，启动高性能的辅助模块来响应外部终端的指令，实施与外部终端的交互行为。

需要说明的是，所述通讯模块具体是蓝牙模块，辅助模块通过蓝牙模块与外界终端进行无线通讯，根据外部终端的指令进行响应。

具体地，外部终端的指令包含读取指令、当前数据采集指令、实时FFT指令，若辅助模块接收到读取指令，则读取存储器中的傅里叶变换结果、三轴振动历史信号及温度历史信号，读取时长为从上次读取的时间节点到本次读取的时间节点，读取完毕后将数据无线上传给外部终端进行处理；若辅助模块接收到当前数据采集指令，则实时上传当前的三轴振动信号及温度信号；若辅助模块接收到实时FFT指令，则从存储器中读取一定时长的历史信号并将信号进行实时傅里叶变换，并上传变换结果；此外外部终端的指令还包含关机、重启等等常规指令此处不作赘述。

优选地，为进一步实现低功耗，通讯模块在对外寻呼的过程中，将其内部内部功能单元进行休眠，仅保留寻呼单元工作，以节省电能，并周期性启动寻呼单元来对外广播寻呼指令。

所述外部终端具体是手机，测试人员只要预装手机app，到现场打开app就完成数据的采集工作，实现巡检。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，所述关闭状态具体是失电，主控模块通过控制所述辅助模块的供电来实施所述启动行为；

需要说明的是，所述辅助模块的电能由电源管理模块进行供给，电源管理模块从电池中取电，在主控模块的指令控制下，对各个巡检仪中的各个电气模块进行供电/断电控制。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，图2所示方法中的S12中所述用低功耗的主控模块记录所述信号，进一步适于：使主控模块进入休眠，通过定期唤醒来实施所述记录行为。比如，主控模块平时进入休眠状态，每5秒钟唤醒一次，每次唤醒后对温度信号与振动信号进行一次记录。

可选地，增加主动唤醒机制，比如将光敏感传感器与主控模块进行电连接，根据光敏感传感器受光照触发的电平，来唤醒所述主控模块，如此，工作人员即可通过强光进行主动式唤醒。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，为实现振动巡检仪的稳定复位，可以将霍尔传感器与主控模块的复位IO相接，如此，工作人员通过磁铁即可使霍尔传感器受磁进行输出电平跳变，从而改变复位IO的电平，触发主控模块复位。

基于上述方法与振动巡检仪的结合，图3示出了根据本发明一个实施例的振动巡检仪的结构示意图。如图3所示，本发明实施例的振动巡检仪包括：

采集模块0，适于用于采集振动巡检仪周边信号；

低功耗的主控模块1，适于对所述信号进行记录；

常态下处于关闭状态的高性能辅助模块2，适于定期短暂启动以对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。

在本发明的另一个实施例中，振动巡检仪还设有通讯模块，在所述通讯模块与外部终端建立连接的过程中启动所述辅助模块来响应外部终端的指令。

所述通讯模块具体是无线通讯模块，所述响应外部终端的指令进一步适于：根据外部终端的读取指令无线上传频域变换结果和/或所述信号。

所述通讯模块与外部终端建立连接的方式进一步适于：将通讯模块的内部功能单元进行休眠，仅保留通讯模块的寻呼单元工作，并周期性启动寻呼单元来对外广播寻呼指令。

所述关闭状态具体是失电，主控模块通过控制所述辅助模块的供电来实施所述启动行为。

为便于实现各电气模块的供电管理，在本发明的另一个实施例中，振动巡检仪还包括电源管理模块，其从振动巡检仪的电源处取电，并在主控模块的控制下为所述辅助模块供电。

在本发明的另一个实施例中，所述主控模块常态下休眠，通过定期唤醒来实施所述记录行为。

优选地，振动巡检仪还包括光敏感传感器，对主控模块进行唤醒的方式进一步适于：根据光敏感传感器受光照触发的电平，对于所述主控模块进行唤醒。

在本发明的另一个实施例中，振动巡检仪还包括与主控模块复位端相接的霍尔传感器，其受磁向所述复位端发送电平，以触发主控模块复位。

在本发明的另一个实施例中，所述采集模块具体是振动感应器和/或温度传感器。

本发明实施例的振动巡检仪可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或模块或组件组合成一个模块或模块或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子模块或子组件。除了这样的特征和/或过程或者模块中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的检测电子设备的佩戴状态的装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

例如，图4示出了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。该电子设备传统上包括处理器41和被安排成存储计算机可执行指令(程序代码)的存储器42。存储器42可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器42具有存储用于执行图2所示的以及各实施例中的任何方法步骤的程序代码44的存储空间43。例如，用于程序代码的存储空间43可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码44。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为例如图5所述的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以具有与图4的电子设备中的存储器42类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储模块存储有用于执行根据本发明的方法步骤的程序代码51，即可以由诸如41之类的处理器读取的程序代码，当这些程序代码由电子设备运行时，导致该电子设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的模块权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (13)

1.振动巡检仪，其特征在于，包括：

采集模块，其用于采集振动巡检仪周边信号；

低功耗的主控模块，其对所述信号进行记录；以及

常态下处于关闭状态的高性能辅助模块，其定期短暂启动以对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。

2.根据权利要求1所述的振动巡检仪，其特征在于，还包括通讯模块，在所述通讯模块与外部终端建立连接的过程中启动所述辅助模块来响应外部终端的指令。

3.根据权利要求2所述的振动巡检仪，其特征在于，所述通讯模块具体是无线通讯模块，所述响应外部终端的指令进一步适于：根据外部终端的读取指令无线上传频域变换结果和/或所述信号。

4.根据权利要求2或3所述的振动巡检仪，其特征在于，所述通讯模块与外部终端建立连接的方式进一步适于：将通讯模块的内部功能单元进行休眠，仅保留通讯模块的寻呼单元工作，并周期性启动寻呼单元来对外广播寻呼指令。

5.根据权利要求1所述的振动巡检仪，其特征在于，所述关闭状态具体是失电，主控模块通过控制所述辅助模块的供电来实施所述启动行为。

6.根据权利要求5所述的振动巡检仪，其特征在于，还包括电源管理模块，其从振动巡检仪的电源处取电，并在主控模块的控制下为所述辅助模块供电。

7.根据权利要求1所述的振动巡检仪，其特征在于，所述主控模块常态下休眠，通过定期唤醒来实施所述记录行为。

8.根据权利要求7所述的振动巡检仪，其特征在于，还包括光敏感传感器，对主控模块进行唤醒的方式进一步适于：

根据光敏感传感器受光照触发的电平，对于所述主控模块进行唤醒。

9.根据权利要求1所述的振动巡检仪，其特征在于，还包括与主控模块复位端相接的霍尔传感器，其受磁向所述复位端发送电平，以触发主控模块复位。

10.根据权利要求1所述的振动巡检仪，其特征在于，所述采集模块具体是振动感应器和/或温度传感器。

11.振动巡检仪的低功耗频域变换方法，其特征在于，包括：

采集振动巡检仪周边信号；

用低功耗的主控模块记录所述信号；

定期短暂启动常态下处于关闭状态的高性能辅助模块来对所述定期内记录的所述信号进行频域变换。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：所述信号具体是振动信号和/或温度信号。

13.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现权利要求11或12所述的方法。