[發明專利]一種用于船舶軸系振動監測的分布式采集同步裝置與方法

在審

• 申請號: 202211492136.X
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115801215A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 陳鵬;劉彥;劉秀峰;周進華;郭楊
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04J3/06;G01H17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;林文鑫

本發明公開了一種用于船舶軸系振動監測的分布式采集同步裝置，包括若干個傳感器，傳感器分布設置在船舶軸系多個位置，以同步采集軸系多個位置的采集數據；分布式采集單元組包括若干個作為分布式采集單元的采集模塊，采集模塊分布設置在船舶軸系的多個軸段位置，用于獲取傳感器組的采集數據；綜合顯控單元包括相互電連接的同步模塊、電源和上位機，同步模塊用于對采集數據進行分析生成分析結果，對分析結果和采集數據進行儲存并發送至上位機，上位機用于顯示分析結果和對分布式采集單元組發送預設指令，電源用于同步模塊和上位機的供電。本發明利用同步觸發脈沖實現多個分布式采集單元之間的同步數據采集，減小了各個采集單元之間的時延不確定性。

技術領域

本發明屬于船舶軸系運行狀態監測與故障診斷技術領域，具體涉及一種用于船舶軸系振動監測的分布式采集同步裝置與方法。

背景技術

近年來，我國船舶維修保障任務日益繁重，船舶健康管理的需求愈加強烈，采用故障預測與健康管理相結合的方式對裝備進行運行狀態健康監測逐步成為了解決該項難題的研究熱點。船舶動力系統作為保證航行能力、機動性和安全的最關鍵系統，動力系統一旦發生問題，將直接導致船舶喪失動力，產生難以預計災難性后果。基于此，發明人開發了一套軸系運行狀態監測裝置。

目前國內外多個企業和高校已采用多種不同技術實現了船舶軸系運行狀態的監測，但主要集中在軸上單點或單個艙室測量。而船舶軸系結構復雜且跨度大，單點或單艙室測量無法準確、全面地對軸系運行狀態進行監測。為了快速準確的實現整個軸系運行狀態的監測，提高了數據分析精度和同步性，分布式同步采集成為軸系振動測量的重要研究方向。目前常用的同步方法主要有硬觸發和軟觸發兩種。硬觸發使用一條額外的外部觸發線實現多單元的同步觸發，觸發速度快、精度高、時延小，但是額外的外部觸發線增加了系統復雜性，加劇了船舶內部環境的惡劣程度。軟觸發是通過軟件或協議設置實現多單元的同步觸發，不需要額外的觸發線，結構簡單，不會對外界環境造成影響，但是存在著時延不確定、觸發精度不高等問題，例如當采樣率為1000Hz(分析頻率為500Hz)時，軟觸發可能帶來的最大同步誤差為2ms，則其在500Hz處，兩路信號的相位誤差將高達到360度，該誤差嚴重影響兩路信號之間的相位譜分析結果。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種用于船舶軸系振動監測的分布式采集同步裝置與方法，利用同步觸發脈沖實現多個分布式采集單元之間的同步數據采集，減小了各個采集單元之間的時延不確定性；利用網線進行供電及同步脈沖的分發，減少了船舶系統中的線纜布放，提高了系統的使用方便性，降低了維護成本。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種用于船舶軸系振動監測的分布式采集同步裝置，包括順次連接的傳感器組、分布式采集單元組和綜合顯控單元；其中，

傳感器組包括若干個傳感器，傳感器分布設置在船舶軸系的多個位置，以同步采集軸系多個位置的采集數據；

分布式采集單元組包括若干個集成了多種軸系運行狀態參數采集功能的作為分布式采集單元的采集模塊，采集模塊分布設置在船舶軸系的多個軸段位置，用于獲取傳感器組的采集數據；

綜合顯控單元包括相互電連接的同步模塊、電源和上位機，同步模塊用于對采集數據進行分析生成分析結果，對分析結果和采集數據進行儲存并發送至上位機，上位機用于顯示分析結果和對分布式采集單元組發送預設指令，電源用于同步模塊和上位機的供電；預設指令至少包括同步采集指令。

綜合顯控單元通過網線與分布式采集單元連接，電源通過網線給分布式采集單元供電。

分布式采集單元通過信號線與傳感器連接，并向傳感器傳遞電壓。

在同步脈沖分發過程中，在網線中空余設置兩組差分線纜，分別實現脈沖的回傳與分發。