一种分布式网络化振动和温度数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式网络化振动和温度数据采集系统，包括数服务器、至少一个传感器供电及数据转发基站组、多个振动与温度数据采集模块组；其中，所述传感器供电及数据转发基站组包括多个传感器供电及数据转发基站，每个传感器供电及数据转发基站对应一个振动与温度数据采集模块组；每个振动与温度数据采集模块组包括多个振动与温度数据采集模块。本发明专利技术具有如下优点：可以实现机械设备中分布较广的旋转零件的振动信号检测的高度覆盖，同时还可以监测各个振动与温度数据采集模块节点的实时工作环境温度信息；最终将所有数据上传到数据服务器，并对振动和温度数据进行实时监控与精准的故障诊断分析，实现了对机械系统整体及其内部各被测零部件的健康状态监测。

A distributed networked vibration and temperature data acquisition system

The invention discloses a distributed network vibration and temperature data acquisition system, which comprises a number of servers, at least one sensor power supply and data forwarding base station group, a plurality of vibration and temperature data acquisition module groups, wherein the sensor power supply and data forwarding base station group comprises a plurality of sensor power supply and data forwarding base stations. Each sensor power supply and data transfer base station corresponds to a vibration and temperature data acquisition module group, and each vibration and temperature data acquisition module group includes several vibration and temperature data acquisition modules. The invention has the following advantages: it can realize the high coverage of vibration signal detection of rotating parts widely distributed in mechanical equipment, and can also monitor the real-time working environment temperature information of each node of vibration and temperature data acquisition module; finally, all the data is uploaded to the data server, and the number of vibration and temperature is also monitored. According to the real-time monitoring and accurate fault diagnosis analysis, the health condition monitoring of the whole mechanical system and the parts under test is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式网络化振动和温度数据采集系统
本专利技术涉及面向大型车间、机械或船舶中旋转机械设备的健康状况检测与监测
，具体涉及一种分布式网络化振动和温度数据采集系统。
技术介绍
在现代科学技术高速发展的今天，机械设备正朝着大型化、高速化、连续化、集中化和自动化方向发展，设备的组成和结构越来越复杂。各个子系统之间的联系也越来越紧密。一旦在运行过程中某个部分发生了故障，就会造成严重的损失，尤其是在航空航天、军事机械设备和建筑生产等领域，甚至会带来灾难性的后果。机械零部件、机械系统的健康状态监测和故障诊断就是为了适应科学技术高速发展的需要而形成和发展起来的。为了防患于未然，将设备可能产生的故障和可能造成的严重后果消灭于萌芽阶段。大型机械设备内部拥有着数量众多的旋转机械部件，且分布在整个设备的各个位置。其中某些重要旋转零件发生故障将会立即导致整个机械设备无法正常运行，甚至会导致惨重的事故、造成严重经济损失。而有些小型或次要的旋转零部件在出现故障，无法正常工作时，可能不会立即影响到整个设备的正常运行，操作人员也不会发现设备的异常。如果未能及时发现故障零件并进行更换，会成为机械系统大面积故障，甚至全系统崩溃的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分布式网络化振动和温度数据采集系统，用于对航空航天、军事机械设备和建筑生产等领域的大、中型旋转机械系统进行健康监测，尤其是振动与温度信号监测。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种分布式网络化振动和温度数据采集系统，其特征在于，包括数据服务器、至少一个传感器供电及数据转发基站组、多个振动与温度数据采集模块组；其中，所述传感器供电及数据转发基站组包括多个传感器供电及数据转发基站，每个传感器供电及数据转发基站对应一个振动与温度数据采集模块组；每个振动与温度数据采集模块组包括多个振动与温度数据采集模块；所述振动与温度数据采集模块包括依次连接的振动传感器、滤波电路、放大电路、A/D转换电路、第一处理器；还包括与第一处理器连接的数字温度计；还包括与第一处理器连接的第一供电及网络通信接口；所述第一供电及网络通信接口包括第一PHY接口、第一网络变压器；所述传感器供电及数据转发基站包括网络接口、第二网络变压器、第二PHY接口、第二处理器、FPGA系统、至少一个第二供电及网络通信接口；第二供电及网络通信接口包括第三PHY接口、第三网络变压器；其中，第一供电及网络通信接口和第二供电及网络通信接口网络连接，网络接口和数据服务器网络连接。在一种可能的实现方式中，所述系统还包括至少一个网络交换机；每个网络交换机对应一个传感器供电及数据转发基站组；所述网络接口和网络交换机网络连接，所述网络交换机和所述数据服务器网络连接。在一种可能的实现方式中，所述第一处理器和/或第二处理器为微处理器或单片机MCU。在一种可能的实现方式中，所述振动与温度数据采集模块还包括与第一供电及网络通信接口连接的电源转换电路。在一种可能的实现方式中，所述传感器供电及数据转发基站还包括AC-DC电压转换电路、电源接口。在一种可能的实现方式中，所述电源接口为220V交流电电源接口或24V直流电电源接口。在一种可能的实现方式中，网络接口、第一供电及网络通信接口和第二供电及网络通信接口分别具有发送通道TX(TX+、TX-)和接收通道RX(RX+、RX-)。在一种可能的实现方式中，数据服务器包括触摸屏，用于显示振动和温度数据实时监控与故障诊断分析结果，并接收用于控制传感器供电及数据转发基站与振动和温度数据采集模块工作状态的操作。在一种可能的实现方式中，数据服务器还包括状态监控监测模块，用于监测传感器供电及数据转发基站振动和/或温度数据采集模块的状态；当传感器供电及数据转发基站振动和/或温度数据采集模块出现运行故障时，状态监控监测模块报警。本专利技术具有如下优点：可以实现机械系统中分布较广的旋转零件的振动信号检测的高度覆盖，同时还可以监测各个振动与温度数据采集模块节点的实时工作环境温度信息；最终将所有数据上传到数据服务器，并对振动和温度数据进行实时监控与精准的故障诊断分析，实现了综合管理；因为数据服务器、网络交换机、传感器供电及数据转发基站和振动与温度数据采集模块各级之间均属于一对多关系，所以一个数据服务器可以监控足够多的振动与温度数据采集模块节点，达到了资源利用最大化、系统结构最简化、旋转零件健康监测覆盖最高化的目的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的分布式网络化振动和温度数据采集系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的振动与温度数据采集模块的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的传感器供电及数据转发基站的结构示意图。图4为图2所示的振动与温度数据采集模块的第一供电及网络通信接口的结构示意图。图5为图3所示的传感器供电及数据转发基站的第二供电及网络通信接口的结构示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若想有效地进行旋转机械设备的健康状态监测及故障诊断，就要对机械设备中的每一个旋转零件的振动及温度信号进行实时检测，检测旋转零件数量做到高度覆盖。信号检测的同时也要将采集到的信号上传到服务器进行数据处理与分析。采集和传输是两个必不可少的环节，因此一种分布式网络化振动和温度数据采集系统在此条件下将会展现其特有的优势。接下来，结合图1、图2、图3、图4和图5对本专利技术实施例提供的分布式网络化振动和温度数据采集系统进行具体介绍。本专利技术实施例提供的分布式网络化振动和温度数据采集系统包括数据服务器3、多个网络交换机4、多个传感器供电及数据转发基站组、多个振动与温度数据采集模块组。每个传感器供电及数据转发基站组包括多个传感器供电及数据转发基站2。每个振动与温度数据采集模块组包括振动与温度数据采集模块1。数据服务器3与网络交换机4网络连接。每个网络交换机与一个传感器供电及数据转发基站组中的传感器供电及数据转发基站2网络连接。每个传感器供电及数据转发基站2与一个振动与温度数据采集模块组中的振动与温度数据采集模块1连接。如图2所示，在振动与温度数据采集模块1的内部，振动传感器11、滤波电路12、放大电路13、A/D转换电路14、第一处理器15依次连接，用于实现振动信号的实时采集与存储功能。滤波电路12可以在强噪声环境下降有用的微弱振动信号提取出来，在经过放大电路13将信号的幅值放到到合适值后供A/D转换电路14进行信号采用读取。在振动与温度数据采集模块1的内部还设置有数字温度计16，数字温度计16和第一处理器15连接，用于进行温度信号采集与存储。在振动与温度数据采集模块1的内部还设置有第一供电及网络通信接口17。第一供电及网络通信接口17和第一处理器15连接。如图4所示，第一供电及网络通信接口17包括第一物理接口收发器171(第一PHY接口171)、第一网络变压器172。第一供电及网络通信接口17有两对差分信号线，分别为发送通道TX(TX+、TX-)和接收通道RX(RX+、RX-)。第一供电及网络通信接口可用于10Mbps/100Mbps兼容网络的通信。第一供电及网络通信接口17还具有用于连接电源正极的接口(电源正)和用于连接电源负极的接口(电源负)。在振动与温度数据采集模块1的内部还设置有电源转换电路18。电源转换电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式网络化振动和温度数据采集系统，其特征在于，包括数据服务器、至少一个传感器供电及数据转发基站组、多个振动与温度数据采集模块组；其中，所述传感器供电及数据转发基站组包括多个传感器供电及数据转发基站，每个传感器供电及数据转发基站对应一个振动与温度数据采集模块组；每个振动与温度数据采集模块组包括多个振动与温度数据采集模块；所述振动与温度数据采集模块包括依次连接的振动传感器、滤波电路、放大电路、A/D转换电路、第一处理器；还包括与第一处理器连接的数字温度计；还包括与第一处理器连接的第一供电及网络通信接口；所述第一供电及网络通信接口包括第一PHY接口、第一网络变压器；所述传感器供电及数据转发基站包括网络接口、第二网络变压器、第二PHY接口、第二处理器、FPGA系统、至少一个第二供电及网络通信接口；第二供电及网络通信接口包括第三PHY接口、第三网络变压器；其中，第一供电及网络通信接口和第二供电及网络通信接口网络连接，网络接口和数据服务器网络连接。

【技术特征摘要】
1.一种分布式网络化振动和温度数据采集系统，其特征在于，包括数据服务器、至少一个传感器供电及数据转发基站组、多个振动与温度数据采集模块组；其中，所述传感器供电及数据转发基站组包括多个传感器供电及数据转发基站，每个传感器供电及数据转发基站对应一个振动与温度数据采集模块组；每个振动与温度数据采集模块组包括多个振动与温度数据采集模块；所述振动与温度数据采集模块包括依次连接的振动传感器、滤波电路、放大电路、A/D转换电路、第一处理器；还包括与第一处理器连接的数字温度计；还包括与第一处理器连接的第一供电及网络通信接口；所述第一供电及网络通信接口包括第一PHY接口、第一网络变压器；所述传感器供电及数据转发基站包括网络接口、第二网络变压器、第二PHY接口、第二处理器、FPGA系统、至少一个第二供电及网络通信接口；第二供电及网络通信接口包括第三PHY接口、第三网络变压器；其中，第一供电及网络通信接口和第二供电及网络通信接口网络连接，网络接口和数据服务器网络连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个网络交换机；每个网络交换机对应一个传感器供电及数据转发基站组；所述网络接口和网络交换机网络连接，所述网络交换机和所述数据服...

【专利技术属性】
技术研发人员：温江涛，张鹏程，张光宇，
申请(专利权)人：北京裕成泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11