一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统技术方案

针对传统消防水泵检测系统结构复杂、操作不便及RS485总线类型的检测系统通信吞吐量不高、实时性较差等问题，提出了基于CAN总线的消防水泵检测系统解决方案，发明专利技术了一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统。系统所测参数正确，结构简单，工作可靠，易操作，实现了系统的智能化和小型化，具有较好的实用价值。

An intelligent detection system for fire pump based on CAN bus

Aiming at the problem of detection system of communication throughput structure detection system of traditional fire pump is complex and inconvenient and RS485 bus type is not high, poor real-time, put forward to solve the fire pump detection system based on CAN bus program, invented a fire pump intelligent detection system based on CAN bus. The parameters of the system are correct, the structure is simple, the work is reliable, and the system is easy to operate. It has realized the intellectualization and miniaturization of the system, and has good practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统所属
本专利技术涉及一种检测系统，尤其涉及一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统。
技术介绍
消防水泵检测系统是消防水泵研发与维护的检测平台，对改进消防水泵的设计和提高水泵的维护效率，有着极其重要的意义。目前国产的检测系统主要有两种类型：一是传统检测系统，存在硬件集成复杂,人机交互性能差,操作不方便,可靠性低等缺点；二是采用RS485（或RS232）总线技术的检测系统，虽然结构较为简单，可靠性较高，但存在通信的吞吐量低、实时性较差、从机的系统开销大且从机间通信难度大等缺点。随着信息化、自动化和智能化技术的发展，对检测系统的布线方式、信号传输方式、显示方式、检测与诊断方式提出了更高要求，传统及RS485总线类型的的检测系统已不能满足要求，影响了消防水泵的研发与日常维护效率。CAN即控制器局域网络（ControllerAreaNetwork），是ISO国际标准化的串行通信协议。由于它具有能完成通信数据的成帧处理、在理论上能使网络内的节点数不受限制，网络各节点之间能进行自由通信，数据通信实时性强、开发周期短、结构简单、可靠性高等优点，使CAN总线已成为国际通用的现场总线，并被公认为是最有发展前途的现场总线之一，倍受工业界的重视，在汽车工业、航空工业、工业控制等领域中得到了广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对传统消防水泵检测系统结构复杂、操作不便及RS485总线类型的检测系统通信吞吐量不高、实时性较差等问题，设计了一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于CAN总线的消防水泵智能检测系统由数据采集与处理、虚拟仪表和辅助诊断等三大模块组成。传感器所测模拟信号由LM8962芯片及附属电路采集处理，处理结果被发送到CAN总线上，供虚拟仪表电路模块和辅助诊断模块读取。通过检测消防水泵的转速、扭矩、水泵流量、水泵进出口压力和介质的温度等6个参数，就可以计算出衡量水泵性能的扬程、轴功率、效率等关键参数，再调用专家库，可对消防水泵的性能和工况进行评价与鉴定。所述的系统各模块之间可通过CAN总线自由通信，CAN总线通信采用J1939协议。所述的数据采集与处理模块主要由传感器节点组、信号调理电路、主控模块（LM8962）、输出控制模块、CAN驱动电路等组成。所述的主控芯片采用的是LuminaryMicro公司所提供的一款具有ARMCortex-M3核心的Stellaris系列ARM控制器LM3S8962，它具有支持CAN2.0A/B的CAN控制接口、4路10位1M次/秒采样的ADC单元、PWM（脉宽调制器）、QEI（正交编码器接口）单元及其他一些通用串并行接口。所述的LM3S8962CAN模块主要由CAN协议控制器和报文处理器、消息存储区、CAN寄存器接口三部分组成。所述的CAN驱动芯片采用的是PHILIP公司的高速CAN总线收发器TJA1040，它与PCA82C250/251以及TJA1050完全兼容。所述的虚拟仪表包括计算机硬件和用于数据分析、过程通信以及图形用户界面的应用软件，虚拟仪表主要完成对水泵数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能。所述的虚拟仪表的主控单元采用的是三星公司的ARM9处理器S3C2440。其核心处理器是由AdvancedRISCMachine有限公司设计的16/32位ARM920T处理器。ARM920T内核时钟能达到300-400MHZ，并实现了MMU、AMBABUS和Harvard高速缓冲体系结构。S3C2440片上集成了外部存储控制器(SDRAM控制及片选逻辑)、LCD控制器、DMA控制器、UART、SPI等多种功能。所述的CAN转换芯片采用的是MicroChip公司的带有SPI接口的独立CAN控制器MCP2510，它完全支持CAN总线V2.0A和V2.0B技术规范。所述的系统为了连接到CAN网络上，后级需要接CAN驱动芯片TJA1040。所述的辅助诊断模块主要由PC机和CAN总线接口卡组成，用于分析消防水泵的工况。所述的PC为一台笔记本电脑，其与CAN的接口采用的是广州周立功公司的非智能CAN总线接口卡PCI-9810。本专利技术的有益效果是：基于CAN总线的消防水泵智能检测系统所测参数正确，检测操作方便；PC辅助诊断模块能正确诊断水泵的工况，系统的自动化、智能化程度高；CAN总线整合了系统部件，通信的实时性和可靠性较高；虚拟仪表替代了传统仪表，布线简洁明了，检测数据能集中显示，节约了开发成本。系统工作的可靠性高，实现了检测系统的小型化。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是检测系统网络架构。图2是CAN驱动电路。图3是虚拟仪表CAN接口电路。图4是消防水泵测试平台。其中，1.汽蚀罐；2.手动调节阀；3.进口压力传感器；4.扭矩测量仪；5.电动调节阀6.出口压力传感器；7.流量计；8.温度传感器；9.水箱；10.转速测量仪；11.电机；12.水泵；13.电加热丝。具体实施方式如图1所示，检测系统网络架构由数据采集与处理、虚拟仪表和辅助诊断等三大模块组成），各模块之间可通过CAN总线自由通信，CAN总线通信采用J1939协议。传感器所测模拟信号由LM8962芯片及附属电路采集处理，处理结果被发送到CAN总线上，供虚拟仪表电路模块和辅助诊断模块读取。通过检测消防水泵的转速、扭矩、水泵流量、水泵进出口压力和介质的温度等6个参数，就可以计算出衡量水泵性能的扬程、轴功率、效率等关键参数，再调用专家库，可对消防水泵的性能和工况进行评价与鉴定。检测系统由数据采集与处理、虚拟仪表、辅助诊断、测试平台和软件等部分组成。数据采集与处理模块主要由传感器节点组、信号调理电路、主控模块（LM8962）、输出控制模块、CAN驱动电路等组成。传感器测量的模拟信号经过信号调理电路的放大和滤波后，主控芯片对模拟信号进行A/D转换和二次计算等处理，然后向CAN总线发送采集结果。主控芯片采用的是LuminaryMicro公司所提供的一款具有ARMCortex-M3核心的Stellaris系列ARM控制器LM3S8962，它具有支持CAN2.0A/B的CAN控制接口、4路10位1M次/秒采样的ADC单元、PWM（脉宽调制器）、QEI（正交编码器接口）单元及其他一些通用串并行接口。LM3S8962CAN模块主要由CAN协议控制器和报文处理器、消息存储区、CAN寄存器接口三部分组成。如图2所示，CAN驱动芯片采用的是PHILIP公司的高速CAN总线收发器TJA1040，它与PCA82C250/251以及TJA1050完全兼容。如图3所示，虚拟仪表包括计算机硬件和用于数据分析、过程通信以及图形用户界面的应用软件，虚拟仪表主要完成对水泵数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能。仪表显示值通过CAN总线从传感器/控制节点获得，也能与PC机进行通信，并显示PC机诊断的结果。虚拟仪表的主控单元采用的是三星公司的ARM9处理器S3C2440。其核心处理器是由AdvancedRISCMachine有限公司设计的16/32位ARM920T处理器。ARM920T内核时钟能达到300-400MHZ，并实现了MMU、AMBABUS和Harvard高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统由数据采集与处理、虚拟仪表和辅助诊断等三大模块组成；传感器所测模拟信号由LM8962芯片及附属电路采集处理，处理结果被发送到CAN总线上，供虚拟仪表电路模块和辅助诊断模块读取；通过检测消防水泵的转速、扭矩、水泵流量、水泵进出口压力和介质的温度等6个参数，就可以计算出衡量水泵性能的扬程、轴功率、效率等关键参数，再调用专家库，可对消防水泵的性能和工况进行评价与鉴定。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的消防水泵智能检测系统由数据采集与处理、虚拟仪表和辅助诊断等三大模块组成；传感器所测模拟信号由LM8962芯片及附属电路采集处理，处理结果被发送到CAN总线上，供虚拟仪表电路模块和辅助诊断模块读取；通过检测消防水泵的转速、扭矩、水泵流量、水泵进出口压力和介质的温度等6个参数，就可以计算出衡量水泵性能的扬程、轴功率、效率等关键参数，再调用专家库，可对消防水泵的性能和工况进行评价与鉴定。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的消防水泵智能检测系统，其特征是所述的系统各模块之间可通过CAN总线自由通信，CAN总线通信采用J1939协议。3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的消防水泵智能检测系统，其特征是所述的数据采集与处理模块主要由传感器节点组、信号调理电路、主控模块（LM8962）、输出控制模块、CAN驱动电路等组成。4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的消防水泵智能检测系统，其特征是所述的主控芯片采用的是LuminaryMicro公司所提供的一款具有ARMCortex-M3核心的Stellaris系列ARM控制器LM3S8962，它具有支持CAN2.0A/B的CAN控制接口、4路10位1M次/秒采样的ADC单元、PWM（脉宽调制器）、QEI（正交编码器接口）单元及其他一些通用串并行接口。5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的消防水泵智能检测系统，其特征是所述的LM3S8962CAN模块主要由CAN协议控制器和报文处理器、消息存储区、CAN寄存器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝瀛，
申请(专利权)人：赵宝瀛，
类型：发明
国别省市：辽宁,21