[發明專利]一種基于WIA-PA與4G雙無線技術的振動監測系統及方法

在審

• 申請號: 202210280237.4
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114719958A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李秋新;谷繼;張俊健;閻申;修宏博;王釗;劉朋
• 申請（專利權）人: 沈陽中科奧維科技股份有限公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08;G08B21/18;H04W4/38;H04W84/18;H04W88/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周宇

本發明涉及一種基于WIA?PA與4G雙無線技術的振動監測系統及方法，包括：上位控制層的上位機、服務器，上位機中存儲有程序，當加載程序時執行方法步驟，實現對采集振動監測數據進行故障等級評定和預警，以及判別是否轉換WIA?PA或4G網絡模式進行振動監測；數據通信層的網關，用于連接物理采集層與上位控制層，上傳振動監測數據給服務器、上位機；物理采集層的振動監測設備，用于采集振動監測數據。本發明適合作為旋轉型機械設備的故障診斷，不僅可以在技術上使得WIA?PA與4G互相彌補，同時在應用上更為簡潔、易用。

技術領域

本發明涉及振動監測技術領域，具體是涉及大型旋轉型機械設備的振動監測系統。

背景技術

對大型旋轉型機械設備而言，絕大多數故障都是與機械運動或振動密切聯系的，振動監測具有直接、實時和故障類型覆蓋范圍廣的特點。因此，振動監測是針對旋轉型機械設備的各種預測性維修技術中的核心部分，其它預測性維修技術：如紅外熱像、油液分析、電氣診斷等則是振動監測技術的有效補充。

大型旋轉型機械設備，其故障頻率在1Khz以上的占大部分，若要覆蓋旋轉型機械設備95％以上的故障需要10kHz頻響范圍的加速度傳感器，這樣對于采樣率和AD精度都需要高規格才能滿足這樣的頻率范圍，同樣對于大數據量的網絡傳輸和實時性都有一定的要求。

目前，振動監測設備主要有兩種方案，一種是有源供電振動實時監測方案；另一種則是電池供電無線監測方案。第一種方案的優勢在于，實時監測旋轉型機械設備的振動數據，通過大數據進行故障分析和趨勢性分析可有效監測旋轉型機械設備的健康狀況，對大型關鍵機組類設備起到一定程度的預警作用；其缺點在于，價格高昂，連續采集產生非常巨大的數據量，后臺分析需要專業人士值班監測，給出診斷結論，并且現場安裝復雜，增加供電線纜及數據傳輸線纜。第二種方案的優勢在于，價格低，體積小，便于安裝，采取低功耗數據采集方式，通過優化無線網絡等方式提高其續航時長，可大面積應用于各類旋轉機組上；其缺點也非常明顯，那就是要考慮低功耗方面，所以無法進行實時數據傳輸，僅能定時采集，定時發送常規數據，大數據請求發送，其他時間休眠方式來進行。這樣監測的效果并不理想，不能真實反映機組的健康狀況，會產生延遲、偏差、漏判等狀況。

發明內容

本發明針對上述問題，提出一種基于WIA-PA與4G雙無線技術的振動監測系統，該系統可提供寬帶頻響測試范圍，解決大數據、長波形持續實時傳輸需求，提供無源供電解決方案。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于WIA-PA與4G雙無線技術的振動監測方法，包括以下步驟：

監測系統啟動：網關和監測設備上電啟動，進入WIA-PA網絡模式，設置常規數據發送間隔，其余時間進入休眠狀態；

組建星型網絡：多個振動監測設備可作為WIA-PA網絡子節點與網關進行組網，網關廣播發送時間戳與安裝在待測旋轉型機械設備驅動軸上的振動監測設備子節點進行時鐘同步，子節點入網時自動分配時隙；

振動數據監測：根據工作模式判斷是否進行WIA-PA網絡模式下常規振動數據監測或4G網絡模式下長波形密集振動數據監測，以及故障等級分類；或在常規振動數據監測過程中按照故障等級自動轉換為4G網絡模式下長波形密集振動數據監測。

WIA-PA網絡模式下常規振動數據監測過程中，實時采集振動監測設備上傳的振動速度有效值、位移峰值、加速度峰值，參考中石化大型旋轉型機械設備的振動烈度標準等級設置、及其報警閾值范圍。

所述在WIA-PA網絡模式下常規振動數據監測過程中按照故障等級自動轉換為4G網絡模式下長波形密集振動數據監測為：當故障等級達到預先設置的參數時，切換工作模式為4G網絡模式的數據采集，獲取長波形大數據。

一種基于WIA-PA與4G雙無線技術的振動監測系統，包括：