一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端及方法技术

本发明专利技术公开一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端及方法，该采集分析终端包括信号采集单元、数据传输单元以及信号处理单元，所述信号采集单元包括振动传感器和模拟量采集模块，所述振动传感器安装在靠近振动源的位置，用于采集振动所产生的加速度信号；所述信号处理单元包括数据存储器和数据处理器，所述振动传感器检测到加速度信号，通过模拟量采集模块转换成数字信号，所述数据传输单元将转换后的数据传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中，由数据处理器对获取的振动数据进行分析计算，再通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。本发明专利技术能够满足高频采集、实时计算处理的需求，解决集中式的处理压力大的问题。

A terminal and method of vibration acquisition and analysis with edge calculation function

【技术实现步骤摘要】
一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端及方法
本专利技术涉及振动机械监测，具体涉及一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端及方法。
技术介绍
机械设备的振动信息常被用于评估机械的运行状态，诊断机械运行故障，或者校正机械的计算机仿真模型。旋转机械(例如轴承、齿轮等)是工业领域内应用最为广泛的机械之一，而旋转机械的振动监测对于机械的安全运行和提高设备利用率有重大意义。一般地，对于旋转机械的监测，振动信号的采集是监测的前提，在现有技术中，振动信号的采集主要是利用振动加速度传感器，经过采集器的高频模数转换后产生有效的数据。但是，目前的振动数据采集处理方式主要通过现场数据采集器采集后透传至上位机/服务器进行数据分析处理，现场终端基本没有边缘计算和数据存储的功能。当服务器接入的终端数量日增加，集中式的处理压力很大，这无法满足振动测试所需要的高频采集、实时计算处理的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端，该振动采集分析终端能够满足高频采集、实时计算处理的需求，解决集中式的处理压力大的问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有边缘计算功能的振动采集分析方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端，包括用于采集振动信号的信号采集单元、用于对数据进行传输的数据传输单元以及用于对采集到的振动信号进行分析的信号处理单元，所述信号采集单元包括振动传感器和模拟量采集模块，所述振动传感器安装在靠近振动源的位置，用于采集振动所产生的加速度信号；所述信号处理单元包括数据存储器和数据处理器，所述振动传感器检测到加速度信号，通过模拟量采集模块转换成数字信号，所述数据传输单元将转换后的数据传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中，由数据处理器对获取的振动数据进行分析计算，再通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。本专利技术的一个优选方案，其中，所述数据传输单元采用无线传输模式，其通信协议采用TCP/IP协议，应用层协议采用MQTT协议。本专利技术的一个优选方案，其中，所述客户端上设有采样调节模块，工作人员通过采样调节模块设置信号采集单元的采样频率和采样时间。一种具有边缘计算功能的振动采集分析方法，包括以下步骤：(1)振动传感器实时检测旋转机械部件产生的振动加速度信号；(2)模拟量采集模块转换成数字数据信号，由数据传输单元将转换后的数据信号传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中；(3)数据处理器对获取到的振动数据信号进行分析计算；(4)通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。本专利技术的一个优选方案，在步骤(3)中，数据分析的模型包括时域分析和频域分析。优选地，通过时域分析计算振动信号的有效值、峰值、峭度值、均值、方差、均方根、峰值指标、峭度指标。优选地，通过频域分析进行振动信号的傅里叶变换、自功率谱分析、三分之一倍频程、倒频谱分析。本专利技术的一个优选方案，其中，在实时检测之前，工作人员通过客户端上的采样调节模块设定采样频率、采样时间以及数据分析的模型。本专利技术的一个优选方案，在步骤(2)中，所述模拟量采集模块采用多通道采集模块，数据处理器对多通道的振动信号进行处理计算。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：与传统的振动采集分析技术相比，本专利技术提出具有边缘计算功能的振动采集分析终端及处理方法，使采集终端具边缘计算功能，解决了目前集中式的处理压力大，这无法满足振动测试所需要的高频采集，实时计算处理的问题。附图说明图1为本专利技术中的具有边缘计算功能的振动采集分析终端的示意图。具体实施方式为了使本领域的技术人员很好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步描述，但本专利技术的实施方式不仅限于此。参见图1，本实施例中的具有边缘计算功能的振动采集分析终端，包括用于采集振动信号的信号采集单元、用于对数据进行传输的数据传输单元以及用于对采集到的振动信号进行分析的信号处理单元，所述信号采集单元包括振动传感器和模拟量采集模块，所述振动传感器安装在靠近振动源的位置，用于采集振动所产生的加速度信号；所述信号处理单元包括数据存储器和数据处理器，所述数据处理器处理器采用STM32F429系列ARM处理器，其具有FPU和DSP库，大大提高浮点数运算效率；而且，在数据处理器的外围接入大容量SDRAM供计算使用，同时接入SDCARD作为存储。所述振动传感器检测到加速度信号，通过模拟量采集模块转换成数字信号，所述数据传输单元将转换后的数据传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中，由数据处理器对获取的振动数据进行分析计算，再通过数据传输单元将分析结果传输至客户端上(结果以数值、图像等形式显示在客户端上)。所述模拟量采集模块采用多通道采集模块，例如TI公司的ADS1258，具有16通道的24位ADC采样能力。本实施例中的数据传输单元采用无线传输模式，其通信协议采用TCP/IP协议，应用层协议采用MQTT协议，具体的无线传输技术可参考现有技术中的相关技术。当然，也可以采用有线传输模式。工作人员在现场，可以通过手机对现场的设备扫码后，对终端进行网络配置，如接入当地路由器、通过4G模块直接连接公网等。另外，所述客户端上设有采样调节模块，工作人员通过采样调节模块设置信号采集单元的采样频率、采样时间以及数据分析的模型。本实施例中的具有边缘计算功能的振动采集分析方法，包括以下步骤：(1)在实时检测之前，工作人员通过客户端上的采样调节模块设定采样频率、采样时间以及数据分析的模型。(2)振动传感器实时检测旋转机械部件产生的振动加速度信号。(3)模拟量采集模块转换成数字数据信号，由数据传输单元将转换后的数据信号传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中。(4)数据处理器对获取到的振动数据信号进行分析计算，数据分析的模型包括时域分析和频域分析。信号处理模块的编码主要用C语言实现，数学公式采用STM32官方库函数以及自行编写的数学公式文件。(5)通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。在步骤(3)中，通过时域分析计算振动信号的有效值、峰值、峭度值、均值、方差、均方根、峰值指标、峭度指标。在步骤(3)中，通过频域分析进行振动信号的傅里叶变换、自功率谱分析、三分之一倍频程、倒频谱分析。上述为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端，其特征在于，包括用于采集振动信号的信号采集单元、用于对数据进行传输的数据传输单元以及用于对采集到的振动信号进行分析的信号处理单元，所述信号采集单元包括振动传感器和模拟量采集模块，所述振动传感器安装在靠近振动源的位置，用于采集振动所产生的加速度信号；所述信号处理单元包括数据存储器和数据处理器，所述振动传感器检测到加速度信号，通过模拟量采集模块转换成数字信号，所述数据传输单元将转换后的数据传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中，由数据处理器对获取的振动数据进行分析计算，再通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有边缘计算功能的振动采集分析终端，其特征在于，包括用于采集振动信号的信号采集单元、用于对数据进行传输的数据传输单元以及用于对采集到的振动信号进行分析的信号处理单元，所述信号采集单元包括振动传感器和模拟量采集模块，所述振动传感器安装在靠近振动源的位置，用于采集振动所产生的加速度信号；所述信号处理单元包括数据存储器和数据处理器，所述振动传感器检测到加速度信号，通过模拟量采集模块转换成数字信号，所述数据传输单元将转换后的数据传输至信号处理单元中，存储到数据存储器中，由数据处理器对获取的振动数据进行分析计算，再通过数据传输单元将分析结果传输至服务器或客户端上。


2.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的振动采集分析终端，其特征在于，所述客户端上设有采样调节模块，工作人员通过采样调节模块设置信号采集单元的采样频率和采样时间。


3.根据权利要求1所述的具有边缘计算功能的振动采集分析终端，其特征在于，所述数据传输单元采用无线传输模式，其通信协议采用TCP/IP协议，应用层协议采用MQTT协议。


4.一种具有边缘计算功能的振动采集分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)振动传感器根据设定参数，实时采集旋转机械部件产生的振动加速度信号；
(2)模拟\数字量采集模块将加速度信号转换成数字数据信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志文，段先云，陈启愉，冼荣彬，李平，
申请(专利权)人：广东省智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44