【摘 要】
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状态监测系统能够在故障早期及时发现机械设备的异常状态,避免故障的进一步恶化造成不必要的损失,滚动轴承是机械设备的易损部件,本文对以滚动轴承为研究对象的状态监测系统展开研究。现有的监测技术多采用定时上传监测数据,在滚动轴承整个寿命周期内上传的大部分数据为正常运行数据,造成资源的浪费。本文针对滚动轴承生命周期进行分析,根据滚动轴承退化阶段在整个寿命周期占比低的特点,提出了一种滚动轴承状态监测系统。该系
【基金项目】
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基于嵌入式的结晶器振动台检测仪器关键技术研究—河南省教育厅科学技术研究重点项目指导计划（13B603970.0）；
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状态监测系统能够在故障早期及时发现机械设备的异常状态,避免故障的进一步恶化造成不必要的损失,滚动轴承是机械设备的易损部件,本文对以滚动轴承为研究对象的状态监测系统展开研究。现有的监测技术多采用定时上传监测数据,在滚动轴承整个寿命周期内上传的大部分数据为正常运行数据,造成资源的浪费。本文针对滚动轴承生命周期进行分析,根据滚动轴承退化阶段在整个寿命周期占比低的特点,提出了一种滚动轴承状态监测系统。该系统对滚动轴承实时监测,在滚动轴承异常时上传采集数据,并根据状态监测系统的需求设计了监测装置。文章的主要研究内容如下:（1）提出了一种滚动轴承状态监测系统。该系统由分布的监测节点和云端数据库组成,通过监测节点监测滚动轴承振动信号,将振动数据上传到云端。由监测节点对振动信号做简易诊断,通过计算振动信号的时域特征指标实现对滚动轴承的实时监测,如果发现振动异常再将振动数据上传到云端进行进一步的精密诊断。该系统对滚动轴承实时监测,对滚动轴承异常状态判断具有很高的实时性,并且在实际应用中可以扩大数据上传周期,减少数据上传占用的资源。（2）设计了一种适用于监测节点的监测装置。该装置以现场可编程门阵列（Field-programmable Gate Array,FPGA）和ARM芯片为控制核心,ARM芯片的软件设计采用Free RTOS实时操作系统,上传监测数据使用窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-Io T）无线传输协议。FPGA芯片具有高速和可并行处理的能力,ARM芯片具有强大的控制管理能力。使用FPGA芯片对振动信号实时处理,能够对故障做出及时反应,及时进行停机以避免损失进一步扩大。FPGA芯片的数据缓存功能能够缓存高速信号,解决ARM处理速度慢和内存资源较小的问题。在ARM芯片上运行的Free RTOS实时操作系统可以管理多任务,控制能力强。无线传输协议NB-Io T可支持大量设备接入,能够对大量工业设备同时进行监测。该装置也可以根据设定阈值自适应调整上传周期,在振动幅度超出停机阈值时对设备进行紧急停机。
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