基于振動傳感器的無線監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及旋轉機電設備運行狀態監測技術領域，具體地說，涉及基于振動傳感器的無線監測系統。
【背景技術】
[0002]工業生產過程越來越依賴于電機和相關機械設備高效可靠、始終如一的運作。機器設備的不平衡、缺陷、緊固件松動和其它異常現象往往會轉化為振動，導致精度下降，并且引發安全問題。如果置之不理，除了會導致性能和安全問題外，若導致設備停機修理，也必然會帶來生產損失。而設備性能發生微小的改變，通常是很難及時預測，日積月累也會迅速轉化為重大的生產損失。
[0003]目前，國內外對大型旋轉機械軸承的振動在線監測系統進行了開發、測試以及實驗研宄，但是，仍存在諸多缺陷，如:
[0004]第一，對于目前已經較為成熟的基于有線連接的監測系統，傳感器信號與采集卡之間的信號通道多采用有線傳輸多采用有線傳輸方式，線纜長度需要幾十甚至上百米，但是存在線纜布設復雜、成本較高、可維護性差、系統靈活性差等缺點，面對這些問題，一個可選擇的解決思路就是采用無線傳感網絡監測模式來構建無線、分布式振動監測系統，但是無線傳感網絡技術還不成熟，因此，仍需要開展利用無線傳感設備對大型旋轉機械軸承振動進行監測的可行性研宄。
[0005]第二，一般地，任何設備都有多種振動源，如軸承缺陷、不平衡和齒輪嚙合等，此外還有設計帶來的振動源，例如鉆孔機或壓制機在正常工作過程中產生的振動。傳統的無線振動傳感器有單軸、雙軸和三軸，但是他們只提供時域信號，基于時間的分析會產生一個綜合所有這些振動源的復雜波形，在進行FFT分析之前，它提供的信息難以辨別，而多數壓電傳感器解決方案依賴外部FFT (快速傅里葉變換)計算和分析，在上位機上通過專門軟件進行頻域分析，這不僅使整個系統的實時性和同步性毫無可能，而且將大部分額外設計工作推給了設備開發商。
[0006]第三，之前的無線振動傳感器大多是長方體，對于設備上帶有弧面的監測點來說，需要較大平整的接觸面積，安裝時很不方便。而其功能也相對單一，頻率響應范圍和實時采樣率較小，不能根據實際情況進行設置，適應性差。
【實用新型內容】
[0007]為了解決目前機械設備運行監測中的上述問題，本實用新型提供一種基于振動傳感器的無線監測系統，其具體的技術方案如下:
[0008]基于振動傳感器的無線監測系統，包括上位機、網關模塊以及至少一個振動傳感器，其中:
[0009]所述上位機與網關模塊通過工業以太網連接；
[0010]振動傳感器設置傳感單元，用于在線獲取機械的振動和溫度數據并進行頻域分析；
[0011]網關模塊，用于實時接收振動傳感器發送的振動和溫度數據，匯集并通過工業以太網上傳給上位機，并且接收上位機端發送給振動傳感器的設置信息，通過無線通訊方式下發給對應的無線振動傳感器。
[0012]作為優選方案，所述振動傳感器與網關之間的無線通訊方式為ZigBee或wifi。
[0013]進一步地，所述振動傳感器包括傳感單元與處理器，所述傳感單元通過配合連接器連接處理器，所述處理器內嵌RF收發器，與天線連接，用于向網關模塊收發數據；
[0014]進一步地，所述振動傳感器還設置供電單元，所述供電單元內置鋰電池，用于直接為傳感單元供電；所述供電單元還設置外接電源插座，用于外接電源為給鋰電池充電以及為振動傳感器供電。
[0015]作為其中的優選方案，所述處理器為增強型8051或ARM或DSP。
[0016]進一步地，所述振動傳感器外部包覆鋁質外殼。所述振動傳感器底部材料為永磁體，并設置有固定圓孔。
[0017]此外，所述網關模塊，包括天線、處理器、電平轉換模塊、網絡模塊、網口插座，串口插座，其中，
[0018]處理器內嵌RF收發器，與天線連接，用于與振動傳感器進行通信；
[0019]網絡模塊，與處理器和網口插座連接，用于為網關模塊提供一個網口 ；
[0020]電平轉換模塊，用于進行處理器的電平轉換，為網關模塊提供工業通訊接口 ；
[0021]串口插座，用于為網關模塊提供工業通訊接口。
[0022]進一步地，所述網關模塊外覆長方體鋁合金防水外殼。
[0023]進一步地，所述上位機對振動傳感器的量程、工作方式、報警上限與報警等級、采樣率、FFT平均次數參數進行設置，實時監測傳感器的時域/頻域數據。
[0024]本實用新型所提供的基于振動傳感器的無線監測系統，具有以下優點:
[0025]第一:采用無線網絡監測模式來構建無線、分布式振動監測系統，實現對機械設備運行的實時監測的同時，節省線纜布線成本，可維護性好、系統靈活性高；
[0026]第二:可選擇輸出時域/頻域分析數據，節省了轉換過程，大大提高了整個系統的實時性和效率；
[0027]第三:振動傳感器采用圓柱體設計，底部設置固定圓孔并采用永磁體材料，使安裝方便，適用范圍廣，頻率響應范圍和實時采樣率大大提高。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型基于振動傳感器的無線監測系統結構示意圖；
[0029]圖2為本實用新型基于振動傳感器的無線監測系統振動傳感器結構示意圖；
[0030]圖3為本實用新型基于振動傳感器的無線監測系統振動傳感器網關模塊結構示意圖。
[0031]【主要部件符號說明】
[0032]1:振動傳感器；2:無線網絡；3:網關模塊；4:工業以太網；5:上位機。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖及實施例對本實用新型的基于振動傳感器的無線監測系統作進一步詳細的說明。
[0034]參照圖1，基于振動傳感器的無線監測系統，包括上位機5、網關模塊3以及至少一個振動傳感器1，基中:上位機5與網關模塊3通過工業以太網4連接；振動傳感器I設置數據測量單元，用于在線獲取機械的振動數據并通過無線傳輸模塊發送給網關模塊3 ;網關模塊3，用于實時接收振動傳感器I發送的振動數據，匯集并通過工業以太網4上傳給上位機5，并且接收上位機端發送給振動傳感器的設置信息，通過無線通訊方式下發給對應的無線振動傳感器，所述無線傳輸模塊優選為ZigBee或wifi無線網絡2通訊模塊。
[0035]參照圖2，振動傳感器包括傳感單元，所述傳感單元通過配合連接器連接處理器，所述處理器內嵌RF收發器，與天線連接，用于向網關模塊收發數據；作為優選，所述振動傳感器還設置供電單元，所述供電單元內置鋰電池，用于直接為傳感單元供電。其中，所述供電單元還設置外接電源插座，用于外接電源為給鋰電池充電以及為振動傳感器供電。振動傳感器外部包覆鋁質外殼，所述振動傳感器底部材料為永磁體，并設置有固定圓孔，更易于安裝，適用范圍廣。無線振動傳感器外殼材質為鑄鋁，形狀為圓柱形，防護等級達到IP65。底部有三個用于固定的圓孔，并且可以通過永磁體吸附固定在待振動測機械表面。
[0036]振動傳感器可選為三軸振動傳感器，接口電路為一個配合連接器，將振動傳感器與處理器進行接口連接，處理器為增強型8051 CPU或DSP或ARM，內嵌RF收發器，與天線連接，向無線網關模塊收發數據；直流插座與鋰電池連接，當有連接外部電源供電時，可將鋰電池斷開，當無外部供電電源時，由鋰電池給整個傳感器供電。通過這種設計實現了小型化的硬件系統，有利于