一种基于FPGA的风机信号处理单元制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的风机信号处理单元，包括与风机控制器相连的主控MCU和FPGA串口通信模块，与主控MCU相连的运放模组，与FPGA串口通信模块相连的通信收发模组，与FPGA串口通信模块相连的多种通信接口，以及与主控MCU、FPGA信号分析模块及FPGA串口通信模块相连用于供电的电源模块。通过上述设计，本实用新型专利技术可以解决原有的风机状态信息处理单元通过外部通信带来的延时，数据实时性更强；同时主控MCU连接FPGA信号分析模块对上述采集的数据进行数据处理分析，减少了原有的信号处理模块数量，降低设计成本，并提高了整体系统的数据处理的稳定和可靠性。系统的数据处理的稳定和可靠性。系统的数据处理的稳定和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的风机信号处理单元


[0001]本技术属于风机信号处理
，具体地说，是涉及一种基于FPGA的风机信号处理单元。

技术介绍

[0002]针对隧道通风的研究国外最早出现于铁路隧道，随着公路隧道的出现，针对公路隧道通风的技术问题才得到研究。1919 年，美国在修建纽约市荷兰隧道时，以美国矿务局为主，在一些大学和研究所的协助下，对汽车 CO 排放量和人体对 CO 浓度的容许值进行了研究，并以此作为隧道通风计算的依据，这是历史上首次对公路隧道通风的研究，研究结果决定将 400 ppm 作为 CO 的设计浓度，并以此算出所需要的通风量。上个世纪中期，高速公路在全世界得到快速发展，隧道通风的问题在此时也有了更进一步的研究。隧道通风理论在隧道内得到大量的实验机会，对隧道内的通风方式、稀释有毒有害气体需风量等方面都有了系统的分析与研究。
[0003]目前传统隧道通风系统存在控制方式单一、能耗高、监测基础数据少、风机设备维护被动和通行舒适性不高等缺点。针对以上问题现状，有必要利用现有的物联网、互联网+以及工业自动化等信息化技术和高科技手段，建设一套全新的隧道智慧通风系统，与隧道内其他业务系统联动，实现节能、智能化的通风系统，以提升隧道的通风效率，提高隧道通行的舒适度，同时为隧道经营管理者提供精细化的管理手段。
[0004]风机信号处理单元作为智慧通风系统中对风机实现智能控制的大脑中枢，其高可靠性与高稳定性是保证智慧通风系统稳定运转的首要基础。当智慧通风系统中的风机中各模块采用单独的信息处理单元，各系统独立工作，独立工作的各系统通过外部的CAN总线进行信息交互，由于总线的传速率受限，各模块的信息交互不可避免的会出现信息处理延时、数据堵塞；各模块的独立控制需要多个CPU作为控制单元，设计成本高。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种基于FPGA的风机信号处理单元，主要解决现有风机信号处理单元信息处理延时、数据堵塞及设计成本高的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于FPGA的风机信号处理单元，包括与风机控制器相连的主控MCU和FPGA串口通信模块，与主控MCU相连的运放模组，与FPGA串口通信模块相连的通信收发模组，与FPGA串口通信模块相连的多种通信接口，以及与主控MCU、FPGA信号分析模块及FPGA串口通信模块相连用于供电的电源模块。
[0008]进一步地，在本技术中，所述运放模组包括第一运算放大器和第二运算放大器。
[0009]进一步地，在本技术中，所述通信收发模组选用RS485收发器。
[0010]进一步地，在本技术中，所述电源模块采用冗余双电源。
[0011]进一步地，在本技术中，所述主控MCU和FPGA串口通信模块均连接有时钟模块。
[0012]进一步地，在本技术中，所述主控MCU还连接有复位IC。
[0013]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0014]本技术将原有的风机状态信息处理单元集成到一个主控MCU来完成，其能够更高效的集中处理数据，可以解决原有的风机状态信息处理单元通过外部通信带来的延时，数据实时性更强；同时主控MCU连接FPGA信号分析模块对上述采集的数据进行数据处理分析，减少了原有的信号处理模块数量，降低设计成本，并提高了整体系统的数据处理的稳定和可靠性。
附图说明
[0015]图1为本技术的原理框图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图说明和实施例对本技术作进一步说明，本技术的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0017]如图1所示，本技术公开的一种基于FPGA的风机信号处理单元，包括与风机控制器相连的主控MCU和FPGA串口通信模块，与主控MCU相连的运放模组，与FPGA串口通信模块相连的通信收发模组，与FPGA串口通信模块相连的多种通信接口，以及与主控MCU、FPGA信号分析模块及FPGA串口通信模块相连用于供电的电源模块。其中，所述电源模块采用冗余双电源，确保在其中一个电源出现故障时，备用电源启用，确保风机信号处理单元正常运转。所述主控MCU的型号为STM32F107系列单片机，所述FPGA串口通信模块的型号为LCMXO256，所述FPGA信号分析模块的型号为ECP3
‑
484。
[0018]在本实施例中，所述运放模组包括第一运算放大器和第二运算放大器，第一运算放大器和第二运算放大器的型号均为LM2902DT；第一运算放大器和第二运算放大器用于接收风机智能监测感知单元的采集的模拟量数据。所述风机智能监测感知单元包括多个风机安全吊架构件监测模块、风机叶轮轴振幅监测传感器、风机轴温传感器。风机安全吊架构件监测模块采用型号为cc6561的加速度传感器，设置在安全吊架易出现结构老化或松脱的位置，及时排除安全吊架可能出现的安全风险。所述风机叶轮轴振幅监测传感器用于监测风机的叶轮轴振幅是否处于正常的范围内，所述风机轴温传感器用于监测风机的轴温，两者采用功能二合一的型号为VTS2606的传感器。并且，在本实施例中，还设置有风机转速传感器，风机转速传感器的型号为NJK
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8003C，主要用于将采集的数字量信号直接传输到主控MCU中，用于监测风机的实时转速。
[0019]在本实施例中，所述通信收发模组采用型号为75LBC184的RS485收发器，用于接收大气污染传感器采集的环境数据；所述大气污染传感器的型号为BYS750
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BYG400，主要用于监测风机所在隧道内一氧化碳（CO），VI（烟雾浓度），SO2，NO2，O3，PM10，PM2.5等大气污染指标。
[0020]在本实施例中，所述FPGA串口通信模块连接的多种通信接口包括但不限于的光纤接口、CAN总线接口和RS485接口；具体配置时，可根据实际项目的设计需求，将相关处理的
数据传至智能风机控制器或者其他相关网关设备。
[0021]在本实施例中，所述主控MCU和FPGA串口通信模块均连接有25MHz的时钟模块。所述主控MCU还连接有复位IC，在本实施例中其型号为max811。
[0022]通过上述设计，本技术将原有的风机状态信息处理单元集成到一个主控MCU来完成，其能够更高效的集中处理数据，可以解决原有的风机状态信息处理单元通过外部通信带来的延时，数据实时性更强；同时主控MCU连接FPGA信号分析模块对上述采集的数据进行数据处理分析，减少了原有的信号处理模块数量，降低设计成本，并提高了整体系统的数据处理的稳定和可靠性。因此，与现有技术相比，本技术具有实质性的特点和进步。
[0023]上述实施例仅为本技术的优选实施方式之一，不应当用于限制本技术的保护范围，但凡在本技术的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本技术一致的，均应当包含在本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的风机信号处理单元，其特征在于，包括与风机控制器相连的主控MCU和FPGA串口通信模块，与主控MCU相连的运放模组，与FPGA串口通信模块相连的通信收发模组，与FPGA串口通信模块相连的多种通信接口，以及与主控MCU、FPGA信号分析模块及FPGA串口通信模块相连用于供电的电源模块。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的风机信号处理单元，其特征在于，所述运放模组包括第一运算放大器和第二运算放大器。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹晶，
申请(专利权)人：成都云微交通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：