CN204255495U - 一种基于无线振动传感器的故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征在于，包括若干无线振动传感器、与所述无线振动传感器相连接的网关、与所述网关相连的控制计算机和与所述控制计算机相连的数据存储模块、数据显示模块；所述无线振动传感器包括电源模块和依次连接的信号采集模块、微处理器及无线通信模块；所述电源模块分别与所述信号采集模块、微处理器和无线通信模块相连；所述网关通过USB3.0接口接入所述控制计算机。本实用新型结构简单，传输的数据同步、可靠性高，提高设备的早期故障分析和诊断的效率和准确率。

Description

一种基于无线振动传感器的故障诊断系统

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络的技术领域，具体涉及一种基于无线振动传感器的故障诊断系统。

背景技术

无线传感器网络技术在机械设备状态监测和故障诊断领域的应用，在一定程度上解决了采用有线技术进行设备状态监测存在的问题，如布线困难、改线工程大、不可移动、电缆容易磨损折断、开关接触不良等问题。它不仅是有线技术的有效补充，而且对扩充设备监测范围，提高监测水平，降低监测成本有着重要作用。无线传感网络技术的运用开辟了网络技术与状态监测、故障诊断综合应用的新领域。因此，依托无线传感器网络技术，进一步探索和革新机械设备状态监测和故障诊断的方法和手段具有重要的意义。 

由于无线传感器网络中的大量节点在物理上有分散性的特点，各节点间难以保证同步采集。信号不同步严重影响信号采集的有效性和增大分析误差，如在试验模态分析中各个监测点的振动数据获取时间差将导致严重的相位误差。另外，无线传感器网络自身协议的运行及基于其上的应用都需要无线网络中的节点时间保持同步。

机械振动信号中包含了丰富的机器状态信息，它是机械设备故障特征信息的良好载体。机械的振动特性对特殊故障是唯一的，通过对振动信号的分析和处理，能够确定故障产生的原因。无量纲量指的是没有量纲的量，无量纲参数可以不经过处理就利用数据采集系统实时检测到的振动数据，因此不会导致产生信号畸形和泄漏等影响诊断效果的情况。此外，无量纲参数受监测对象工作时突然产生变化等情况的影响非常小，在对设备的早期故障进行分析和诊断方面有非常突出的效果。 

文献[1]，基于人工免疫系统的机组故障诊断技术研究，张清华，华南理工大学，2004，博士论文，指出无量纲指标故障诊断算法。本实用新型中的控制计算机中使用该算法。

因此，针对旋转机械等设备，设计一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，具有广泛的应用价值。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于无线振动传感器的故障诊断系统。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征在于，包括若干无线振动传感器、与所述无线振动传感器相连接的网关、与所述网关相连的控制计算机和与所述控制计算机相连的数据存储模块、数据显示模块；所述无线振动传感器包括电源模块和依次连接的信号采集模块、微处理器及无线通信模块；所述电源模块分别与所述信号采集模块、微处理器和无线通信模块相连。

前述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述网关通过USB3.0接口接入所述控制计算机。

前述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述微处理器为具有定时器的ATMega128L微处理器。

前述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述信号采集模块采用环境传感器MTS400CC芯片。

前述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述无线通信模块采用基于ZigBee技术的CC1000通信芯片。

前述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述无线振动传感器封装在可拆卸外壳内，所述可拆卸外壳设置有强力磁座。

本实用新型所达到的有益效果：具有定时器的若干无线振动传感器节点之间通过自组织方式组成多跳网络，可以远距离越过障碍物将传感器采集到的同步振动信号数据传入网关，网关通过USB3.0接口与控制计算机连接，通过控制计算机对振动信号进行无量纲指标故障诊断，将得到的故障诊断结果存储起来或者发送到终端显示出来。本实用新型结构简单，传输的数据同步、可靠性高，提高设备的早期故障分析和诊断的效率和准确率。

附图说明

图1是基于无线振动传感器的故障诊断系统示意图；

图2是无线振动传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1-2所示，一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征在于，包括若干无线振动传感器、与所述无线振动传感器相连接的网关、与所述网关相连的控制计算机和与所述控制计算机相连的数据存储模块、数据显示模块；所述无线振动传感器包括电源模块和依次连接的信号采集模块、微处理器及无线通信模块；所述电源模块分别与所述信号采集模块、微处理器和无线通信模块相连。电源模块提供3V的电压。

所述网关通过USB3.0接口接入所述控制计算机，不仅起到传输数据的作用，网关的SD存储卡还可以缓冲数据，避免了由于数据拥挤而造成的混乱。。

所述微处理器为具有定时器的ATMega128L微处理器。微处理器包括定时器，用于使各个传感器节点时间保持同步。ATMega128L微处理器输出的故障值通过无线通信模块给控制计算机。

所述信号采集模块采用环境传感器MTS400CC芯片。

所述无线通信模块采用基于ZigBee技术的CC1000通信芯片。

所述无线振动传感器封装在可拆卸外壳内，便于携带，所述可拆卸外壳设置有强力磁座，使得传感器可以灵活布置在任何铁质介质上，增强监测系统的灵活性，减少监测盲区，扩大无线信号传输的距离。

所述控制计算机有效利用计算机数据处理功能，提高了计算效率，解决了节点层处理能力不足的问题。控制计算机用来将采集到的数据通过背景技术中的文献[1]中介绍的无量纲指标故障诊断算法进行无量纲分析与诊断。无量纲参数分析的数据不受单位制的限制，可以监测由无线传感器收集到的振动信号的峰值指标、裕度指标、波形指标、峭度指标、脉冲指标等无量纲参数，并根据背景技术中的算法进行故障诊断分析。

本实用新型的无线振动传感器节点之间通过自组织方式组成多跳网络，可以远距离越过障碍物将传感器采集到的同步振动信号数据传入网关，网关通过USB3.0接口与控制计算机连接，通过控制计算机对振动信号进行分析，将得到的故障诊断结果存储起来或者发送到终端显示出来。传输的数据同步、可靠性高、结构简单，提高设备的早期故障分析和诊断的效率和准确率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征在于，包括若干无线振动传感器、与所述无线振动传感器相连接的网关、与所述网关相连的控制计算机和与所述控制计算机相连的数据存储模块、数据显示模块；所述无线振动传感器包括电源模块和依次连接的信号采集模块、微处理器及无线通信模块；所述电源模块分别与所述信号采集模块、微处理器和无线通信模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述网关通过USB3.0接口接入所述控制计算机。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述微处理器为具有定时器的ATMega128L微处理器。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述信号采集模块采用环境传感器MTS400CC芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述无线通信模块采用基于ZigBee技术的CC1000通信芯片。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线振动传感器的故障诊断系统，其特征是，所述无线振动传感器封装在可拆卸外壳内，所述可拆卸外壳设置有强力磁座。