CN202734957U - 三轴振动加速度gprs无线测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三轴振动加速度GPRS无线测量装置，三轴振动加速度传感器采集机械设备的X,Y，Z三个方向上的振动加速度信号后，通过I2C总线送入C8051单片机，C8051单片机接收并处理振动加速度信号，C8051单片机输出信号通过串口发送到GPRS无线传输模块，GPRS无线传输模块将接收的数据发送到GPRS无线通信网络，GPRS无线通信网络接收数据后通过无线网关将测量数据传递到监控室内的Internet服务器终端。具有无线异地测量功能，省去了现场布线的工作，解决了危险场合检测的安全问题，具有良好的社会经济效益。

Description

三轴振动加速度GPRS无线测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械振动测量技术，特别涉及一种用于地铁，汽车，动力机械等的X,Y,Z三轴振动加速度的GPRS无线测量装置。

背景技术

地铁，汽车，动力机械的振动信号包含了设备运行状态是否安全的重要信息。当前市场上常见的三轴振动测量仪器，由于人为或环境的影响，现场布线会导致测量的偏差，特别是对粉尘、噪声污染严重，以及核辐射等人员不宜进入的危险场合，测试更是困难。为了实现对机械设备运行状态的异地无线监控，本实用新型采用MEMS（微机电系统）三轴加速度传感器采集机械设备的X,Y,Z三轴振动加速度信号。并利用GPRS无线通信模块将信号传递到远程异地的Internet服务器上。与当前市场上常见的三轴振动测量仪器相比，具有无线异地测量功能，省去了现场布线的工作，适用于粉尘、噪声污染严重，以及核辐射等人员不宜进入的危险场合，具有良好的社会经济效益。

发明内容

本实用新型是针对动力机械的振动信号安全检测的问题，提出了一种三轴振动加速度GPRS无线测量装置，采用MEMS（微机电系统）三轴加速度传感器采集机械设备的X,Y,Z三轴振动加速度信号。并利用GPRS无线通信模块将信号传递到远程异地的Internet服务器上，实现异地检测的目的。

本实用新型的技术方案为：一种三轴振动加速度GPRS无线测量装置，三轴振动加速度传感器采集机械设备的X,Y，Z三个方向上的振动加速度信号后，通过I2C总线送入C8051单片机，C8051单片机接收并处理振动加速度信号，C8051单片机输出信号通过串口发送到GPRS无线传输模块，GPRS无线传输模块将接收的数据发送到GPRS无线通信网络，GPRS无线通信网络接收数据后通过无线网关将测量数据传递到监控室内的Internet服务器终端。

所述MEMS三轴振动加速度传感器采用14位分辨率的低功耗、电容式型号为MMA8451Q的MEMS三轴振动加速度传感器。

所述C8051单片机通过RS-232交叉线与GPRS无线传输模块连接，GPRS无线传输模块自带串行通信接口，可直接将单片机发送的串口数据转换成TCP/IP数据包进行传送。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型三轴振动加速度GPRS无线测量装置，具有无线异地测量功能，省去了现场布线的工作，解决了危险场合检测的安全问题，具有良好的社会经济效益。

附图说明

图1为本实用新型三轴振动加速度GPRS无线测量装置结构示意框图；

图2为本实用新型三轴振动加速度GPRS无线测量装置中Internet服务器端软件流程图；

图3为本实用新型三轴振动加速度GPRS无线测量装置中Internet服务器软件实际运行界面图。

具体实施方式

如图1所示三轴振动加速度GPRS无线测量装置结构示意框图，电容式MEMS三轴振动加速度传感器1采集机械设备的X,Y，Z三个方向上的振动加速度信号，通过I2C总线与C8051单片机2进行通信。C8051单片机2接收加速度信号，通过TX，RX串行引脚发送到GPRS无线传输模块3。最后，型号为WG8010的GPRS无线传输模块3将数据发送到GPRS无线通信网络4，并通过GSM移动通信运行商的无线网关将测量数据传递到监控室内的Internet服务器终端5。

本装置采用14位分辨率的低功耗、电容式型号为MMA8451Q的MEMS三轴振动加速度传感器1采集机械设备的振动加速度信号。MMA8451Q将采集的振动加速度值存储于地址为0x01～0x06的寄存器中，X，Y，Z加速度值分别占两个寄存器，分别为高字节和低字节。MMA8451Q传感器通过I2C数字接口与C8051单片机2连接，具有±2g/±4g/±8g的可选量程。我们选择±2g量程，加速度分辨率0.25mg，满足机械设备振动测试的一般要求。C8051单片机2通过RS-232交叉线与GPRS无线传输模块3连接，WG8010模块提供了串行通信接口，可直接将单片机发送的串口数据转换成TCP/IP数据包进行传送。

本装置为异地无线数据采集系统，操作人员用手机向GPRS无线通信网络4发送“LINK”短信指令，经单片机识别后进行网络连接，连接成功后向Internet服务器终端5发送机械设备的X，Y，Z三轴振动加速度数值。Internet服务器终端5采用TCP/IP套接字编程。202.120.222.120是Internet服务器的IP地址，1024为该应用的端口号。

测量系统软件包括下位机软件和Internet服务器软件两部分。其中，下位机软件包括三轴振动加速度的采集与GPRS无线传输两个模块，均采用C51语言编写。信号采集模块主要是对MEMS三轴振动加速度传感器1的寄存器进行设置实现，例如静态加速度的测量范围，采样频率和时序等。GPRS无线传输模块3主要是通过串口向GPRS无线传输模块3写入AT指令实现，其中，主要的AT指令如下：

 Uart0_PutString("ATE0\x0D\x0A");           //关闭回显

 Uart0_PutString("AT+CIPMUX=0\x0D\x0A") ;  //配置为单连接模式

 Uart0_PutString("AT+CIPRXGET=1\x0D\x0A"); //配置为手动获取数据

 Uart0_PutString("AT+CIPQRCLOSE=1\x0D\x0A"); //配置为远程快速关闭模式

 Uart0_PutString("AT+CIPMODE=1\x0D\x0A"); //配置为透明传输模式

Uart0_PutString("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"202.120.222.120\",\"1024\"\x0D\x0A");//配置服务器的IP地址和端口号。

需要说明的是，在每条AT指令之间要加适当的延时，以便传感器与异地的服务器可以通过GPRS无线通信网络4联网成功。

如图2所示Internet服务器端软件流程图，Internet服务器软件的功能包括：（1）通过Internet连接到GPRS无线通信网络。（2）应答数据终端无线连接请求，接收并显示振动信号。（3）记录数据接收时间，便于故障分析。（4）对网络流量进行实时监控，便于查询套餐流量的使用情况。（5）网络断开连接后，可保存加速度信号，便于断网（离线）后对信号的处理。Internet服务器程软件序采用Visual Studio 2005.net编程设计完成。服务器端主要由上位机界面、初始化程序、数据的收发程序和数据的保存程序组成。Visual Studio 2005.net提供了网络端口通信控件CSocket（流式套接字），运用TCP/IP协议可方便实现监控中心某一端口的扫描、监听、应答客户端连接请求以及远程数据的收发等功能。

按照上述步骤进行硬件和软件设计后，即可进行三轴振动加速度信号GPRS无线传输实验。

Internet服务器软件实际运行界面图如图3所示。需要说明的是：（1）采用了TCP/IP套接字多线程网络编程方法，多个测点的振动加速度信号可同时向Internet服务器终端传输，关键技术之一是将不同GPRS无线传输模块的套接字设置为同一个IP地址和网络端口号。（2）将多个测点的振动信号保存后即可供专业人员进行FFT频谱分析，以便及时发现机械设备运行中的安全隐患。（3）整个系统在实验调试中运行可靠。

Claims (3)

1.一种三轴振动加速度GPRS无线测量装置，其特征在于，三轴振动加速度传感器采集机械设备的X,Y，Z三个方向上的振动加速度信号后，通过I2C总线送入C8051单片机，C8051单片机接收并处理振动加速度信号，C8051单片机输出信号通过串口发送到GPRS无线传输模块，GPRS无线传输模块将接收的数据发送到GPRS无线通信网络，GPRS无线通信网络接收数据后通过无线网关将测量数据传递到监控室内的Internet服务器终端。

2.根据权利要求1所述三轴振动加速度GPRS无线测量装置，其特征在于，所述三轴振动加速度传感器采用14位分辨率的低功耗、电容式型号为MMA8451Q的MEMS三轴振动加速度传感器。

3.根据权利要求1所述三轴振动加速度GPRS无线测量装置，其特征在于，所述C8051单片机通过RS-232交叉线与GPRS无线传输模块连接，GPRS无线传输模块自带串行通信接口，可直接将单片机发送的串口数据转换成TCP/IP数据包进行传送。

Images