CN105678987B - 非稳态设备振动无线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非稳态设备振动无线监测装置，包括：无线转速传感器、无线振动传感器、无线采集站和远程数据服务器；按以下方式运行：在一个采集周期T的起始时刻0该无线监测装置获取监测信息；时刻Tr0前无线转速传感器采集得到设备的转速判断休眠或上传无线振动传感器采集相应的振动数据后进入休眠状态；时刻Tr无线装置再次启动,时刻Tr至时刻Tr1内无线转速传感器采集转速，若不符合转速要求则无线振动传感器1上传数据或立即休眠；若符合转速要求，则所有无线振动传感器先采集振动数据，不上传振动数据则立即休眠或上传数据后立即休眠；一个周期T完成后，重复上述步骤循环进入下一个周期T。本发明监测装置超低功耗运行并能适应各种工况环境。

Description

非稳态设备振动无线监测装置

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是涉及一种非稳态设备振动无线监测装置。

背景技术

目前非稳态设备振动监测主要基于有线的在线监测方式，传感器与采集站之间采用专用的电缆连接，采集站与服务器之间采用网线或光纤连接。由于非稳态设备的运行工况是不断变化的，采用固定周期方式采集到的数据，一般都是不同运行工况下的数据不利于分析。所以非稳态设备一般采用全采集的方式进行数据采集，然后根据转速或者机组功率信号筛选保留有效的数据信号，这样可以保证***分析的数据为设备运行相对稳定或者几种不同工况下的相对稳定的信号。

近年来随着无线技术的发展，无线传感器网络也逐渐被应用到工业场合，这些传感器目前大多还是用来采集温度、电流、压力等一些过程量数据或者简单的振动数据，这些无线传感器装置主要适用于对整个工厂一些静态设备或者稳态设备做一些监测，对非稳态设备的振动无线监测方式目前还没有成熟的应用。

通过有线连接的在线监测方式，可以实现对非稳态设备振动数据的很好收集，在布线容易的关键设备监控方面已经有了较大的应用。但是采用有线监测也存在很大的局限性，很多设备安装时并没有考虑监测的需求，所以敷设线缆非常不便，另外有些行业对防爆等级要求较高，根本就不具备有线监测的条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能降低设备功耗并能适应各种工况环境的非稳态设备振动无线监测装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的非稳态设备振动无线监测装置，包括：无线转速传感器、无线振动传感器、无线采集站和远程数据服务器；远程数据服务器上配置有该无线监测设备的监测信息；无线采集站、无线转速传感器和无线振动传感器分别设置有其各自的配置信息；其中，该监测采集策略如下：

假设设备转速采集间隔为Tr，采集周期T是设备转速采集间隔Tr的整周期倍，将周期T分成n等分，每个等分间隔为T/n，第i个无线振动传感器的理论数据传输时间为i*(T/n)，无线转速采集的次数m+1大于无线振动传感器个数n；0＜Trx＜Tsx＜Tux＜Tr(x+1)，x≥0，m为自然数；

(1)无线采集站在使用前设置好唯一的采集站编码，一个无线采集站下的无线转速传感器和无线振动传感器在使用前设置好唯一的传感器地址，在一个采集周期T的起始时刻0该振动无线监测装置启动，无线采集站根据采集站编码信息自动与远程数据服务器通信获取远程数据服务器的监测信息，无线转速传感器和无线振动传感器通过各自的传感器地址与无线采集站通信，无线转速传感器和无线振动传感器在第一次与无线采集站连接或者无线采集站监测信息更新时，从无线采集站更新各自的配置信息；

所述监测信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和报警参数，无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率和报警参数，无线采集站的采集周期和采集数据类型以及整个无线监测装置的采集策略与报警触发采集长波形。

所述配置信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和报警参数，各转速范围内无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率和报警参数(采样值报警门限)。比如某配置信息为：无线转速传感器采集到设备转速为500转，配置信息为500转以下仅采集总值，500-1000转采集测量定义数据，当设备转速超过800转且采集的测量定义超过报警门限时，触发采集长波形数据。

(2)时刻Tr0前无线转速传感器采集得到设备的转速，若该转速不符合预设采集数据转速要求，则无线监测装置立即休眠，若该转速符合预设采集数据转速要求则触发无线振动传感器采集数据，所有无线振动传感器在时刻Tr0到时刻Tr1内根据触发的配置信息内的采集数据类型采集相应的振动数据后进入休眠状态；

(3)时刻Tr无线监测装置再次启动,时刻Tr至时刻Tr1内无线转速传感器采集转速，若该转速不符合采集数据转速要求，无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，无线振动传感器1存储设备中若已有数据则上传数据，若不上传数据则无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；若上传数据，则无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器后，无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；

若该转速符合采集数据要求，则所有无线振动传感器在时刻Tr至时刻Tr1内采集振动数据，然后无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠；然后无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，接着无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器，完成数据传输后无线振动传感器1和无线采集站立即休眠。

(4)重复上述步骤(3)完成2*Tr到m*Tr各个采集间隔的转速采集与振动判断采集以及无线振动传感器2到无线振动传感器n的数据上传。一个周期T完成后，重复上述步骤(1)-(3)循环进入下一个周期T。

其中，无线转速传感器、无线振动传感器和无线采集站组成2.4G的无线网络，通过2.4GHz无线技术进行数据传输通信，无线采集站与远程数据服务器采用3G通信方式，把采集的数据发送到远程数据服务器。

其中，该无线监测装置采集的数据类型至少有转速趋势、振动总值、2k到32k的测量定义波形以及64k到512k的长波形。

本发明能按照监测设备类型的不同，根据转速分成几种工况进行有效数据的采集触发，并通过振动总值、测量定义数据、长波形数据等不同振动数据的采集方式的切换，既能对设备进行很好的监测，同时又可以使整个***的功耗得到很好的控制。为了更好的让非稳态设备数据的采集传输装置可以对设备进行有效的监测，在设备运行正常时，仅采集振动总值和较长周期的测量定义数据与长波形数据；当监测到设备振动总值不断增大，设备可能出现故障时，则触发报警增加测量定义数据和长波形数据的采集密度。通过这些采集策略和报警策略，在满足设备故障诊断分析的情况下，尽可能减少不必要的冗余数据，来降低装置的功耗。

非稳态设备类型多样，不同的设备运行工况也是不同的，比如轧机、提升机与鼓风机等设备运行特性就存在较大差异，这些设备的无线监测策略有些还处于摸索阶段，当采集一些没有成熟监测方案的设备数据时，就需要根据监测的数据结果，不断进行总结修正采集策略，从而形成对此类设备较好的监测方案。无线采集站与远程数据服务器之间采用3G的方式进行数据传输控制，就可以很好的实现这些要求。当我们需要调整采集周期或监测的数据类型时，可以直接在远程数据服务器上先进行相关设置，当无线采集站一个周期采集结束时，查询服务器确定下个周期的采集策略是否变化，如果变化则获取新的采集策略，然后重新配置采集周期和无线转速传感器及无线振动传感器的采集信息，这样通过最多一个周期的延时就可以达到很好的交互控制实现新的数据采集策略。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明无线采集站、无线转速传感器及无线振动传感器工作时间示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种非稳态设备振动无线监测装置，包括：无线转速传感器、无线振动传感器、无线采集站和远程数据服务器；远程数据服务器上配置有该无线监测设备的监测信息；所述监测信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和监测点信息和报警参数，无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率监测点信息和报警参数，无线采集站的采集周期和采集策略以及整个无线监测装置的采集策略与报警触发策略；无线转速传感器、无线振动传感器和无线采集站组成2.4G的无线网络，通过2.4GHz无线技术进行数据传输通信，无线采集站与远程数据服务器采用3G通信方式，把采集的数据发送到远程数据服务器。其中，该无线监测装置采集策略如下：

图2所示，假设设备转速采集间隔为Tr，采集周期T是设备转速采集间隔Tr的整周期倍，将周期T分成n等分，每个等分间隔为T/n，为T＝(m+1)*Tr，第i个无线振动传感器的理论数据传输时间为i*(T/n)，无线转速采集的次数m+1大于无线振动传感器个数n；时刻Ts-时刻Tu为无线振动传感器数据传输到服务器的时间；0＜Trx＜Tsx＜Tux＜Tr(x+1)，x≥0，m为自然数；

(1)无线采集站在使用前设置好唯一的采集站编码，一个无线采集站下的无线转速传感器和无线振动传感器在使用前设置好唯一的传感器地址，在一个采集周期T的起始时刻0该振动无线监测装置启动，无线采集站根据采集站编码信息自动与远程数据服务器通信获取远程数据服务器的监测信息，无线转速传感器和无线振动传感器通过各自的传感器地址与无线采集站通信，无线转速传感器和无线振动传感器在第一次与无线采集站连接或者无线采集站监测信息更新时，从无线采集站更新各自的配置信息；

所述监测信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和报警参数，无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率和报警参数，无线采集站的采集周期和采集数据类型以及整个无线监测装置的采集策略与报警触发采集长波形。

所述配置信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和报警参数，各转速范围内无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率和报警参数(采样值报警门限)。整个无线监测装置就进入了正常运行状态。

(2)时刻Tr0前无线转速传感器采集得到设备的转速，若该转速不符合预设采集数据转速要求，则无线监测装置立即休眠，若该转速符合预设采集数据转速要求则触发无线振动传感器采集数据，所有无线振动传感器在时刻Tr0到时刻Tr1内根据触发的采集信息内的采集数据类型采集相应的振动数据后进入休眠状态；

(3)时刻Tr无线监测装置再次启动,时刻Tr至时刻Tr1内无线转速传感器采集转速，若该转速不符合采集数据转速要求，无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，无线振动传感器1存储设备中若已有数据则上传数据，若不上传数据则无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；若上传数据，则无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器后，无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；图中时刻Ts1-时刻Tu1为无线振动传感器1数据传输到服务器的时间；

若该转速符合采集数据要求，则所有无线振动传感器在时刻Tr至时刻Tr1内采集振动数据，然后无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，接着无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器，完成数据传输后无线振动传感器1和无线采集站立即休眠。

(4)如图2所示，重复上述步骤(3)完成2*Tr到m*Tr各个采集间隔的转速采集与振动判断采集以及无线振动传感器2到无线振动传感器n的数据上传。一个周期T完成后，重复上述步骤(1)-(3)循环进入下一个周期T。

其中，该无线监测装置采集的数据类型至少有转速趋势、振动总值、2k到32k的测量定义波形以及64k到512k的长波形。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种非稳态设备振动无线监测装置，其特征是，包括：无线转速传感器、无线振动传感器、无线采集站和远程数据服务器；远程数据服务器上配置有该无线监测设备的监测信息；其中，该无线监测装置采集策略如下：

假设设备转速采集间隔为Tr，采集周期T是设备转速采集间隔Tr的整周期倍，将周期T分成n等分，每个等分间隔为T/n，无线转速采集的次数m+1大于无线振动传感器个数n；0＜Trx＜Tsx＜Tux＜Tr(x+1)，x≥0，m为自然数；x是第x个转速采集间隔，Trx是转速传感器在第x个转速采集间隔开始采集时刻，Tsx为无线振动传感器数据传输到服务器的起始时刻，Tux为无线振动传感器数据传输到服务器的结束时刻；

(1)无线采集站在使用前设置好唯一的采集站编码，一个无线采集站下的无线转速传感器和无线振动传感器在使用前设置好唯一的传感器地址，在一个采集周期T的起始时刻0该振动无线监测装置启动，无线采集站根据采集站编码信息自动与远程数据服务器通信获取远程数据服务器的监测信息，无线转速传感器和无线振动传感器通过各自的传感器地址与无线采集站通信，无线转速传感器和无线振动传感器在第一次与无线采集站连接或者无线采集站监测信息更新时，从无线采集站更新各自的配置信息；

(2)时刻Tr0前无线转速传感器采集得到设备的转速，若该转速不符合预设采集数据转速要求，则该无线监测装置立即休眠，若该转速符合预设采集数据转速要求则触发无线振动传感器采集数据，所有无线振动传感器在时刻Tr0到时刻Tr1内根据配置信息触发采集相应的振动数据后进入休眠状态；

(3)时刻Tr无线监测装置再次启动,时刻Tr至时刻Tr1内无线转速传感器采集转速，若该转速不符合采集数据转速要求，无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，无线振动传感器1存储设备中若已有数据则上传数据，若不上传数据则无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；若上传数据，则无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器后，无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；

若该转速符合采集数据要求，则所有无线振动传感器在时刻Tr至时刻Tr1内采集振动数据，然后无线转速传感器以及无线振动传感器2至最后一个无线振动传感器n立即休眠，然后无线振动传感器1通过无线采集站将数据上传到远程数据服务器，完成数据传输后无线振动传感器1和无线采集站立即休眠；

(4)重复上述步骤(3)完成2*Tr到m*Tr各个采集间隔转速采集与振动判断采集以及无线振动传感器2到无线振动传感器n的数据上传，一个周期T完成后，重复上述步骤(1)-(3)循环进入下一个周期T。

2.如权利要求1所述非稳态设备振动无线监测装置，其特征是：无线转速传感器、无线振动传感器和无线采集站组成2.4G的无线网络，通过2.4GHz无线技术进行数据传输通信，无线采集站与远程数据服务器采用3G通信方式，把采集的数据发送到远程数据服务器。

3.如权利要求1所述非稳态设备振动无线监测装置，其特征是：步骤(1)所述监测信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和监测点信息和报警参数，无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率监测点信息和报警参数，无线采集站的采集周期和采集数据类型以及整个无线监测装置的采集策略与报警触发采集长波形。

4.如权利要求1所述非稳态设备振动无线监测装置，其特征是：无线转速传感器和无线振动传感器从无线采集站获通信获取配置信息至少包括：无线转速传感器采集间隔、采集周期、采集数据转速要求和报警参数，各转速范围内无线振动传感器采集数据类型、采集数据长度、采样频率和报警参数。

5.如权利要求1所述非稳态设备振动无线监测装置，其特征是：该无线监测装置采集的数据类型至少有转速趋势、振动总值、2k到32k的测量定义波形以及64k到512k的长波形。