[發(fā)明專利]基于FPGA邊緣計(jì)算技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)采集監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811208782.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN109445327A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊世飛;孫磊;徐徐;鄒小勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京凱奧思數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 北京竹辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11706
• 代理人: 陳龍

本發(fā)明提供一種基于FPGA邊緣計(jì)算技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)采集監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，包括：電源、CPU主板、顯示器，所述顯示器顯示實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)信息，電源、CPU主板、顯示器設(shè)置于系統(tǒng)的前面板上；多個(gè)振動(dòng)采集板卡，每個(gè)振動(dòng)采集板卡支持8路同步振動(dòng)通道采集；電流采集卡，每個(gè)電流采集卡支持8路電路采集；溫度采集卡，每個(gè)溫度采集卡支持8路溫度采集；多個(gè)振動(dòng)采集板卡、電流采集卡及溫度采集卡的位置及類型能夠互換；后面板，所述后面板連接接口卡，通過更換不同接口的接口卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類的傳感器支持。該系統(tǒng)作為新一代企業(yè)級(jí)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可大幅降低物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA邊緣計(jì)算技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)采集監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)信息常被用于評(píng)估機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，診斷機(jī)械運(yùn)行故障，或者校正機(jī)械的計(jì)算機(jī)仿真模型。旋轉(zhuǎn)機(jī)械是工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械之一。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè),對(duì)于機(jī)械的安全運(yùn)行和提高設(shè)備利用率有重大意義。工程實(shí)踐中通常采用電渦流位移傳感器、速度傳感器和壓電式加速度傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子或者機(jī)座的振動(dòng)。傳統(tǒng)的振動(dòng)采集與信號(hào)處理技術(shù)比較成熟，有便攜式的離線振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和固定安裝的在線振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。代表性系統(tǒng)有美國(guó)本特利公司的7200系統(tǒng)，3300系統(tǒng)，3500系統(tǒng)等，西門子公司的D3000系統(tǒng)，艾默生公司的CSI6500系統(tǒng)，北京英華達(dá)公司的EN800、900系統(tǒng)，以及陜西鼓風(fēng)機(jī)廠、沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠、江陰厚德、江陰厚德等一系列系統(tǒng)。這些系統(tǒng)覆蓋高中低檔的旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)采集，可以采集工業(yè)生產(chǎn)中的振動(dòng)、溫度、壓力等各種信號(hào)，滿足了振動(dòng)監(jiān)測(cè)和保護(hù)的基本要求。但這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是采用ASIC定制電路，功能固定，系統(tǒng)升級(jí)較為困難。同時(shí)，難以與企業(yè)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)直接相連，不能滿足新一代工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸要求。隨著基于人工智能和復(fù)雜統(tǒng)計(jì)模型的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)不斷成熟，這些技術(shù)已經(jīng)逐漸被用于云端遠(yuǎn)程故障診斷和尤其是故障預(yù)測(cè)，用于提前安排維護(hù)，降低企業(yè)運(yùn)行成本。因此，企業(yè)對(duì)于滿足設(shè)備互聯(lián)需求的振動(dòng)采集設(shè)備需求日益強(qiáng)烈。

FPGA是一種可編程邏輯控制器，可以將軟件程序固化為硬件電路，在保證高執(zhí)行效率和穩(wěn)定性的同時(shí)，維持軟件系統(tǒng)的靈活性，非常適合工業(yè)大數(shù)據(jù)采集。采用FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，優(yōu)勢(shì)非常明顯。一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相當(dāng)于普通手機(jī)，僅有電話短信等簡(jiǎn)單功能，而采用FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相當(dāng)于智能機(jī)，可以安裝APP實(shí)現(xiàn)更多非常復(fù)雜的功能。這是因?yàn)镕PGA不僅擁有高穩(wěn)定性，其附帶的處理器還擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以在數(shù)據(jù)源頭對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理(大數(shù)據(jù)流處理分析部分)，去除海量工業(yè)大數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)，降低傳輸帶寬的要求，減輕云端海量數(shù)據(jù)存取的壓力。同時(shí)，基于FPGA的邊緣計(jì)算技術(shù)，可以對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)狀況做出毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)，保護(hù)核心系統(tǒng)安全。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于FPGA邊緣計(jì)算技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)采集監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)，至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于FPGA邊緣計(jì)算技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)采集監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)，包括：

電源、CPU主板、顯示器，所述顯示器顯示實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)信息，電源、CPU主板、顯示器設(shè)置于系統(tǒng)的前面板上；

多個(gè)振動(dòng)采集板卡，每個(gè)振動(dòng)采集板卡支持8路同步振動(dòng)通道采集；

電流采集卡，每個(gè)電流采集卡支持8路電路采集；

溫度采集卡，每個(gè)溫度采集卡支持8路溫度采集；

多個(gè)振動(dòng)采集板卡、電流采集卡及溫度采集卡的位置及類型能夠互換；

后面板，所述后面板連接接口卡，通過更換不同接口的接口卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類的傳感器支持。