CN113295263A - 自发电振动监测与报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及振动监测技术领域，提供了一种自发电振动监测与报警装置，通过设置电涡流传感器，用于实时采集设备的振动信号；通过设置压电陶瓷发电装置，将其应用在振动监测场合，将设备的振动机械能转换为电能，并通过供电电路向电涡流传感器供电，从而避免了电涡流传感器需要频繁更换电池的麻烦。通过设置信号分析装置，用于将预处理后的振动信号与设定的振动阈值比对以得到振动异常信号；通过设置与信号分析装置连接的终端报警装置，用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警，以使操作者及时得知设备发生故障，便于操作者及时对设备进行紧急处理，使得设备在发生故障的最初期就能得到及时的处理，避免设备进一步受到损坏。
Description
技术领域
本发明涉及振动监测技术领域，尤其是一种自发电振动监测与报警装置。
背景技术
目前，常通过振动监测装置对汽车变速箱、飞机发动机、机床传动箱等设备的振动信息进行长期监测。但是传统的振动监测装置采用电池供电，长时间监测过程中需要定期更换电池，不仅耗费人力物力，而且产生的废旧电池会污染环境。
授权公告号为CN207395885U的申请文件中，公开了一种自带电振动监测装置与振动监测系统；所述自带电振动监测装置包括压电陶瓷发电装置、充电电池和电涡流传感器；所述振动监测系统包括自带电振动监测装置、数据采集装置、数据传输装置和数据存储平台。该自带电振动监测装置的电源自供应，能够在不更换电池的情况下实现振动信息的长期无人值守监测，解决了传统振动监测装置所产生的废旧电池污染环境的问题。
采用这种自带电振动监测装置的振动监测系统虽然能对振动信息进行监测，但是由于监测到的振动信息均存储在数据存储平台上，当操作者需要了解设备的运行状况时，需要从数据存储平台上下载设备的振动信息，然后再根据振动信息判断设备的运行状况。
在这种情况下，当设备由于故障而出现振动异常时，虽然可通过自带电振动监测装置及时监测到振动异常信号，但是设备的振动异常信号并不能及时被操作者获得，操作者也就不能及时对设备进行处理，而设备在这种异常工况下持续运行，将进一步受到损伤，严重时会将小故障变成大故障，不仅造成重大的经济损失，而且还可能造成安全事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自发电振动监测与报警装置，当设备由于故障而振动异常时，可及时报警并使操作者得知振动异常原因，以使操作者在设备发生故障的初期就可有针对性地对设备进行处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：自发电振动监测与报警装置，包括振动监测装置；所述振动监测装置包括电涡流传感器以及与电涡流传感器电连接的压电陶瓷发电装置；
还包括信号处理装置、信号传输装置、云计算平台、信号分析装置和终端报警装置；
所述电涡流传感器与信号处理装置连接，所述信号处理装置与信号分析装置连接，所述信号分析装置与终端报警装置连接；
所述信号处理装置用于对电涡流传感器采集的振动信号预处理，并将预处理后的振动信号发送至信号分析装置；所述信号分析装置用于将接收到的振动信号与设定的振动阈值比对，并根据比对结果将振动异常信号发送至终端报警装置；所述终端报警装置用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警；
所述信号分析装置还通过信号传输装置与云计算平台连接，所述云计算平台与所述终端报警装置连接；
所述信号分析装置还用于将振动异常信号通过信号传输装置发送至云计算平台；所述云计算平台用于对振动异常信号处理以得到振动异常原因，并将振动异常原因发送至终端报警装置。
进一步的，所述终端报警装置为台式电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑。
进一步的，所述信号处理装置还通过信号传输装置与云计算平台连接；所述信号处理装置还用于将预处理后的振动信号通过信号传输装置发送至云计算平台，所述云计算平台用于将振动信号处理以得到设备运行状况。
进一步的，所述云计算平台还用于将设备运行状况发送至终端报警装置。
进一步的，所述振动监测装置的数量为两个或两个以上。
进一步的，所述信号处理装置为滤波器。
进一步的，所述信号分析装置为比较器。
进一步的，所述信号传输装置为无线传输装置。
进一步的，还包括与电涡流传感器固定连接的安装支架。
进一步的，所述安装支架为磁铁。
本发明的有益效果是：
1、通过设置电涡流传感器，用于实时采集设备的振动信号；通过设置压电陶瓷发电装置，将其应用在振动监测场合，将设备的振动机械能转换为电能，并通过供电电路向电涡流传感器供电，从而避免了电涡流传感器需要频繁更换电池的麻烦。
2、通过设置信号处理装置，用于对振动信号进行预处理；通过设置信号分析装置，用于将预处理后的振动信号与设定的振动阈值比对以得到振动异常信号；通过设置与信号分析装置连接的终端报警装置，用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警，以使操作者及时得知设备发生故障，便于操作者及时对设备进行紧急处理，使得设备在发生故障的最初期就能得到及时的处理，避免设备进一步受到损坏。
3、通过将信号分析装置与云计算平台连接，就可将振动异常信号发送至云计算平台进行深度处理，以得到设备振动异常的原因；通过将云计算平台与终端报警装置连接，就可将设备振动异常的原因发送至如台式电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑等终端报警装置，以便操作者及时、准确地得知设备发生故障的原因，并有针对性地对设备的故障进行处理。
4、通过将信号处理装置与云计算平台连接，用于将预处理后的振动信号持续发送至云计算平台，并通过云计算平台将振动信号处理以得到设备运行状况，以便操作者可随时从云计算平台上下载设备运行状况信息，以判断设备在工作过程中是否正常运行。
5、通过将云计算平台与终端报警装置连接，还可自动将设备运行状况发送至如台式电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑等终端报警装置，使得操作者可以直接在终端报警装置上查阅设备的运行状况信息，判断设备是否正常运行，而无需再手动将设备的运行状况信息下载至电脑或手机上查阅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置的结构示意图；
图2是电涡流传感器与安装支架连接的结构示意图。
图中附图标记为：1-振动监测装置，2-电涡流传感器，3-压电陶瓷发电装置，4-信号处理装置，5-信号传输装置，6-云计算平台，7-信号分析装置，8-终端报警装置，9-安装支架，10-设备，11-通孔，12-螺母。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
图1是本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置的结构示意图。
参见图1，本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，包括振动监测装置1；所述振动监测装置1包括电涡流传感器2以及与电涡流传感器2电连接的压电陶瓷发电装置3；还包括信号处理装置4、信号传输装置5、云计算平台6、信号分析装置7和终端报警装置8；所述电涡流传感器2与信号处理装置4连接，所述信号处理装置4与信号分析装置7连接，所述信号分析装置7与终端报警装置8连接；所述信号处理装置4用于对电涡流传感器2采集的振动信号预处理，并将预处理后的振动信号发送至信号分析装置7；所述信号分析装置7用于将接收到的振动信号与设定的振动阈值比对，并根据比对结果将振动异常信号发送至终端报警装置8；所述终端报警装置8用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警；所述信号分析装置7还通过信号传输装置5与云计算平台6连接，所述云计算平台6与所述终端报警装置8连接；所述信号分析装置7还用于将振动异常信号通过信号传输装置5发送至云计算平台6；所述云计算平台6用于对振动异常信号处理以得到振动异常原因，并将振动异常原因发送至终端报警装置8。
参见图1，本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，包括振动监测装置1、信号处理装置4、信号传输装置5、云计算平台6、信号分析装置7和终端报警装置8。
所述振动监测装置1用于对设备10的振动情况进行监测。所述振动监测装置1的数量应根据设备10上需要监测的位置而设置，可以为一个、两个或两个以上，在此不做具体的限定。
所述振动监测装置1包括电涡流传感器2和压电陶瓷发电装置3。
所述电涡流传感器2是一种非接触式测振传感器，也叫电感式接近传感器，它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流，这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近传感器所能检测的物体必须是导电体。通常，电涡流传感器2由四大部分组成：线圈、振荡器、触发电路及放大输出电路。振荡器产生一个高频电磁场，由线圈引出，然后再在传感器的感应端发出。当金属目标接近这一电磁场时，金属物体内将产生涡流，涡流的产生将吸收电磁场和震荡器的能量。当金属物体不断靠近传感器端面，能量的被吸收而导致衰减，当衰减达到一定程度时，触发电路将触发开关输出信号，从而达到非接触式之检测目的。
所述压电陶瓷发电装置3是一种利用压电效应进行发电的装置，压电陶瓷具有压电效应，压电效应是由于晶体在机械力的作用下发生形变而引起带电粒子的相对位移，从而使得晶体的总电矩发生变化而造成的，分为正压电效应和逆压电效应两个方面，二者耦合在一起的。如果在压电陶瓷上加交变电场，则其就会交替出现伸长和压缩，即发生振动，反之，压电陶瓷发生机械振动时也会产生电场，也即，可利用机械振动使压电陶瓷振动发电。
本发明实施例正是基于压电陶瓷发电装置3的上述工作原理，将压电陶瓷发电装置3应用在振动监测场合，将振动机械能转换为电能，并通过供电电路向电涡流传感器2供电，从而避免了频繁更换电池的麻烦。
所述电涡流传感器2和压电陶瓷发电装置3可以采用现有技术中的产品，直接从市场上购买，也可以定制。
所述信号处理装置4用于对电涡流传感器2采集到的振动信号进行预处理。例如，所述信号处理装置4为滤波器，用于对振动信号进行滤波处理，以提高信噪比得到更有效的振动信号。当然，所述信号处理装置4还可以为设置有A/D转换器的滤波器，用于将模拟信号转换为数字信号。当然，所述信号处理装置4还可以具有加密功能，对振动信号进行加密保护处理，防止振动信号在传输过程中失真。所述信号处理装置4可以采用现有技术中的产品，直接从市场上购买。
所述信号传输装置5用于传输振动信号。所述信号传输装置5可以为有线传输装置，采取有线传输方式。优选的，所述信号传输装置5为无线传输装置，采用无线传输方式。例如，所述信号传输装置5为Zigbee模块，采用Zigbee无线网络传输。当然所述信号传输装置5还可以采用现有其他的无线传输装置，在此不做具体的限定。
所述信号分析装置7用于将接收到的振动信号与设定的振动阈值比对，通过比对得到振动异常信号。例如，所述信号分析装置7为比较器。工作时，先在比较器中设定振动阈值，当接收到的振动信号小于振动阈值时，则振动信号正常；当接收到的振动信号大于振动阈值时，则振动信号异常，该振动信号为振动异常信号。所述信号分析装置7可以采用现有技术中的产品，直接从市场上购买。
所述终端报警装置8是一种报警装置。例如，所述终端报警装置8为台式电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑。当终端报警装置8接收到振动异常信号后，所述终端报警装置8可以通过弹窗、振动、发出声音等方式以报警。当然，终端报警装置8还可以采用其他方式报警，只要能及时告警操作者即可，在此不做具体的限定。
所述云计算平台6具有大数据处理的能力，能对大量监测数据进行记忆、并且比对形成自己的比对库，并基于比对库对振动信号进行深度处理。本发明实施例中，所述云计算平台6用于对振动异常信号进行深度处理，以得到设备10的振动异常原因，并将振动异常原因及时发送至终端报警装置8。这样就可在设备10发生故障的初期，使操作者及时、准确地得知设备10发生故障的原因，并有针对性地对设备的故障进行处理。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，在使用之前，应将该装置组装好，然后将电涡流传感器2固定在设备10的一侧以采集设备10的振动信息，将压电陶瓷发电装置3安装在设备10上将设备10的振动机械能转化为电能以对电涡流传感器2供电；然后，对装置进行调试，调试完成后，就可通过该装置对设备10的振动情况进行监测，并在设备10发生故障而造成振动异常时，发出报警信号以告警操作者。
上述设备10为在工作过程中持续振动的设备，例如，汽车变速箱、飞机发动机、机床传动箱等，但不以此为限。
下面结合图1对本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置的工作原理进行说明：在设备10运行过程中，所述压电陶瓷发电装置3将设备10的振动机械能转化为电能、并向电涡流传感器2供电；电涡流传感器2通电后实时采集设备10的振动信号，并将振动信号发送至信号处理装置4；信号处理装置4接收到振动信号后对振动信号进行预处理，并将预处理后的振动信号发送至信号分析装置7；信号分析装置7接收到预处理的振动信号后，将振动信号与设定的振动阈值比对，当振动信号大于振动阈值时，则该振动信号为振动异常信号，信号分析装置7就将该振动异常信号分别发送至终端报警装置8和云计算平台6；终端报警装置8接收到振动异常信号后通过弹窗、振动、发出声音等方式报警以告警操作者；云计算平台6接收到振动异常信号后进行深度处理，得到振动异常原因，并及时将振动异常原因发送至终端报警装置8。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，通过设置电涡流传感器2，用于实时采集设备10的振动信号；通过设置压电陶瓷发电装置3，将其应用在振动监测场合，将设备10的振动机械能转换为电能，并通过供电电路向电涡流传感器2供电，从而避免了电涡流传感器2需要频繁更换电池的麻烦。通过设置信号分析装置7，用于将预处理后的振动信号与设定的振动阈值比对以得到振动异常信号；通过设置与信号分析装置7连接的终端报警装置8，用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警，以使操作者及时得知设备10发生故障，便于操作者及时对设备10进行紧急处理，使得设备10在发生故障的最初期就能得到及时的处理，避免设备10进一步受到损坏。通过云计算平台6对振动异常信号进行深度处理以得到振动异常原因，并及时将振动异常原因发送至终端报警装置8，以便操作者及时、准确地得知设备发生故障的原因，并有针对性地对设备的故障进行处理。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，所述信号处理装置4还通过信号传输装置5与云计算平台6连接；所述信号处理装置4还用于将预处理后的振动信号通过信号传输装置5发送至云计算平台6，所述云计算平台6用于将振动信号处理以得到设备运行状况。
通过将信号处理装置4与云计算平台6连接，用于将预处理后的振动信号持续发送至云计算平台6。所述云计算平台6用于实时存储振动信号，并具有大数据处理的能力，能对大量监测数据进行记忆、并且比对形成自己的比对库，并基于比对库对振动信号进行深度处理，以得到设备10的运行状况，以便操作者可随时从云计算平台6上下载设备运行状况信息，进而判断设备是否正常运行。
优选的，所述云计算平台6还用于将设备运行状况发送至终端报警装置8。这样操作者就可以直接在终端报警装置上查阅设备的运行状况信息，而无需再手动从云计算平台6上下载设备运行状况信息。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，还包括与电涡流传感器2固定连接的安装支架9。参见图2，所述安装支架9上设置有通孔11，所述电涡流传感器2从该通孔11中穿过，且安装支架9的两侧具有与所述电涡流传感器2螺纹连接的螺母12，当将两个螺母12拧紧后，就实现电涡流传感器2与安装支架9稳定的连接。为了便于安装支架9的固定，优选的，所述安装支架9为磁铁，以安装支架9通过磁吸的方式固定在安装位置。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，优选用于监测工作过程中具有持续、且稳定振动的设备，这样可保证压电陶瓷发电装置3产生的电流连续、稳定，避免造成监测中断。为了保证振动监测装置1工作的可靠性，所述振动监测装置1还包括可直接为电涡流传感器2供电的充电电池，该充电电池作为备用电源，压电陶瓷发电装置3可通过充电电路连接该充电电池，以对该充电电池供电。并通过供电切换电路，在压电陶瓷发电装置3供电和电池供电之间进行切换。供电切换电路可采用一般的备用电源切换电路，基于电压变化切换，也可根据电涡流传感器2检测的振动信号控制电路的切换。
本发明实施例提供的自发电振动监测与报警装置，尽管图1中以连接线表示电涡流传感器2、信号处理装置4、信号传输装置5、云计算平台6、信号分析装置7和终端报警装置8之间的连接关系，但这并不代表上述连接必须为有限连接的方式，实际上均可、并且优选以无限连接的方式进行信号的传输。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.自发电振动监测与报警装置，包括振动监测装置(1)；所述振动监测装置(1)包括电涡流传感器(2)以及与电涡流传感器(2)电连接的压电陶瓷发电装置(3)；
其特征在于，还包括信号处理装置(4)、信号传输装置(5)、云计算平台(6)、信号分析装置(7)和终端报警装置(8)；
所述电涡流传感器(2)与信号处理装置(4)连接，所述信号处理装置(4)与信号分析装置(7)连接，所述信号分析装置(7)与终端报警装置(8)连接；
所述信号处理装置(4)用于对电涡流传感器(2)采集的振动信号预处理，并将预处理后的振动信号发送至信号分析装置(7)；所述信号分析装置(7)用于将接收到的振动信号与设定的振动阈值比对，并根据比对结果将振动异常信号发送至终端报警装置(8)；所述终端报警装置(8)用于接收振动异常信号，并在接收到振动异常信号后报警；
所述信号分析装置(7)还通过信号传输装置(5)与云计算平台(6)连接，所述云计算平台(6)与所述终端报警装置(8)连接；
所述信号分析装置(7)还用于将振动异常信号通过信号传输装置(5)发送至云计算平台(6)；所述云计算平台(6)用于对振动异常信号处理以得到振动异常原因，并将振动异常原因发送至终端报警装置(8)。
2.根据权利要求1所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述终端报警装置(8)为台式电脑、笔记本电脑、智能手机或平板电脑。
3.根据权利要求2所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述信号处理装置(4)还通过信号传输装置(5)与云计算平台(6)连接；所述信号处理装置(4)还用于将预处理后的振动信号通过信号传输装置(5)发送至云计算平台(6)，所述云计算平台(6)用于将振动信号处理以得到设备运行状况。
4.根据权利要求3所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述云计算平台(6)还用于将设备运行状况发送至终端报警装置(8)。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述振动监测装置(1)的数量为两个或两个以上。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述信号处理装置(4)为滤波器。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述信号分析装置(7)为比较器。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述信号传输装置(5)为无线传输装置。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，还包括与电涡流传感器(2)固定连接的安装支架(9)。
10.根据权利要求9所述的自发电振动监测与报警装置，其特征在于，所述安装支架(9)为磁铁。
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