介紹:
當今世界有越來越多的應用要求對電氣信號、振動信號、噪聲、拉力和其他的物理信號進行遠程的或者無接觸式的測量,其中風力發電機監測領域就是典型的例子。
監視系統往往會被放置在一個比較惡劣的環境里,而使用者在幾百里之外的地方,實時的觀察數據、調整相應的參數、捕捉和下載所 需要的數據。CoCo-80/90的緊湊結構,良好的動態測量范圍和實時的記錄功能,搭配無線網絡技術,使得上述要求得以實現。2.5G,3G無線網絡的 實時也使得全球范圍內的遠程監控的實現得以更加經濟。CoCo80除了給用戶提供良好的在線測試,同時也是一個標準的網絡終端。當CoCo接到無線調制解調器 中,便可以得到一個安全的網絡連接。這個集成的解決方案比基于PC的解決方案要經濟的多。完整的遠程無線系統方案可以由下圖表示:
風力發電機的監控:
風力發電機無線遠程監控是機器遠程設備狀態監測的 一個典型應用。大于50kW的風力發電機要求復雜的機器監測系統。振動的監控是風力發電機監控中的一個重要方面。對于振動信號的分析可以發現以及診斷發電 機設備及其轉子部件的安全運行程度。發電機設備包括主軸承,變速箱和發電機。振動傳感器接到軸承,變速箱和旋轉葉中,然后輸出當時機器運轉狀況的模擬信 號,數據采集系統要求有高的采樣率、大的動態范圍和抗混疊。無線技術的應用也節省了數據線的開銷。
典型的傳感器套件如下:
? 主軸承
– 2 加速度傳感器 (振動)
– 1 轉速計
? 變速箱
– 1 油料顆粒計數器
– 4 加速度傳感器 (振動)
– 1 溫度傳感器
? Generator
– 3 加速度傳感器(振動)
– 1 溫度器
目前對風力發電機測量監測包括了其電氣信號,振動信號或者轉速信號。除了監測振動和噪聲信號,CoCo同樣可以對超出范圍的測量值進行報警。
CoCo-80/90
CoCo-80/90 是一個多通道的手持式數據記錄儀、動態信號分析儀和 振動信號控制器。這使其對在工業領域有很廣的用途:車輛工程、航海、航天航空、電氣和軍工等,這些領域都要求簡易,快速和精確的數據記錄以及實時處理。 CoCo-80是一個低功耗,輕便,電池供電的儀器,并且具有高度的精準性和優良的動態范圍。CoCo-80具有2,4,8個輸入通道,每個通道在實時進 行頻率分析和使用內置的信號發生器的同時仍然可以達到102.4KHz的采樣率。CoCo可以連接麥克風傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、速度傳感器、 轉速計、張力器、溫度、壓力等傳感器。
CoCo-90配備了額外的8個通道,因此總共具有16個輸入通道,可以準確的測量動態和靜態的信號。16個通道在進行頻譜分析的時候可以實時的記錄51.2KHz的原始信號。
CoCo-80/90系統有兩個USB接口,100M以太網絡接口,SD卡接口,頻譜輸入輸出,5.7寸彩色液晶屏以及一副鍵盤。
CoCo有一個新的數據處理概念,即可編輯的數據分析(CSA)。CSA提供了目前獨一無二的實時數據處理編輯流程包括濾波 器和譜分析。數據可以利用EDM軟件導入到PC段,EDM是一個強大的數據處理、管理和離線后分析工具,且提供了數據庫工具,分析工具以及報表生成工具 等。
無線路由
一個無線路由是接入無線網絡的工具。但用戶接入無線路由器,用戶可以通過其網絡服務商進入互聯網。很多無線路由提供了 GSM/GPRS 或者 CDMA為基礎的四頻接入能力。一個標準的路由提供了高速的無線數據通訊能力,且可以和EDM軟件無縫的連接。無線路由也提供了 豐富的接口,包括RS-232, USB和以太網口。本文的案例需要以太的數據傳輸能力。
內置的無線路由一般包含DHCP服務和防火墻。一般路由器可以設置3種網絡連接方式:
總是連接(always-on), 呼叫連接(wake-up on ring), 或者命令撥號(dial- on demand)。總是連接(always-on)會自動建立數據傳輸機制,并且實時的記錄整個過程。在特殊情況下連接中斷后也能自動恢復。呼叫連接 (wake-up on ring)模式一般只有在路由接收到一個呼叫之后才接入網絡。基于安全保密等考慮,用戶可以設定一個專用的呼叫ID。這種方式可 以有效的節省無線路由上網的時間。最后一種是命令撥號(dial-on demand),無線路由只有在需要傳輸數據的時候才會連接入網。這種模式適合在 很多網絡終端共享網絡資源的工作方式。
系統箱
典型的安裝
變速箱上的傳感器
安裝在住軸承上的傳感器
特制的軟件功能
CoCo80有很多動態信號分析功能都可以用作遠程監控,包括長時間的記錄、瞬間抓捕、觸發、自功率譜、傳遞函數、倍頻程分析、聲級計和實時濾波器。一種新的可編輯信號分析技術(CSA),允許用戶自己上傳信號處理算法并且實時的運行。
除了上述提到的數據采集和處理等功能,在遠程監控中,以下條目也是普遍需要具備的:.
? 可以使用定時器,外在觸發信號以及遠程的控制者來起始或者終止數據的記錄。
? 遠程登陸且看到實時的運行信息:比如輸入的均方根,峰值等。
? 遠程下載數據文件。
? 遠程刪除數據文件。
? 某些狀態超標時發出報警。
? 報警信息自動通過郵件或者尋呼等發出。
? 帶電源管理程序,有睡眠模式
? 可以從睡眠模式中醒來。
? 客戶端軟件可以同時連接多臺CoCo并且查看信息。
? 遠程可以控制系統重啟,還原。
一個遠程監控的例子
典型的問題診斷
報警實例
一個遠程監控系統必須具有重啟功能。因為任何的計算機系統都可以由于意外的軟件錯誤而掛起死機。雖然很少使用,這個功能在遠程監控里是必須的。
兩個軟件途徑對CoCo-80進行遠程控制。一個是使用美國晶鉆儀器發布的EDM軟件 (Engineering Data Management)。EDM軟件是基于windows操作系統的PC端軟件,其中一個特別的功能就是可以通過靜 態IP地址的認證方式去連接一臺或者多臺的CoCo-80。
第一個方法是利用網頁技術。EDM可以不時的給特定地址的網頁貼上數據。這種方法會可以讓用戶通過網頁觀看現場數據。
帶寬限制
通常,無線數據傳輸比用本地局域網(LAN)慢很多。比如說一 個10級的四頻GPRS無線理論上可以到85 K bps的傳輸速度,但實際中的速率大概才是幾分之一,遠低于100M的以太局域網。軟件也必須特別設計 去適應這個低帶寬的情況。比如說在通常的操作下,用戶想看幾個基本的測量狀態,比如信號的最大,最小值,而不是信號的本身,只有在報警等特殊情況下,用戶 才會去下載數據進行分析。
利用CoCo做遠程監控解決方案的優點
以前,這樣一套遠程監控系統都是基于PC架構的插卡式。但是基于PC的解決方案有不少的問題,PC在戶外等地方的穩定性不夠,功耗也太高。CoCo有集成的以太網接口,小巧輕便,專門為工業應用設計,更加的便攜,功耗上是PC機的幾分之一。
鍵盤和液晶屏方便用戶在現場實時的看數據。在現場使用時,用戶可以通過屏幕得到大量的信息,在遠程監控模式下,液晶屏會被關閉,系統轉入到節電模式。
所有的組件
總之,一個遠程的監控系統必須由以下部件組成:
設備 |
描述 |
CoCo-80/90 |
CoCo 硬件, 2/4/8/16 通道 |
CoCo 應用程序 |
|
PC 端EDM 軟件 |
|
電源 |
從發電機中接出,或者利用太陽能 |
夾具 |
帶三腳架的不銹鋼夾具 |
無線網絡 |
無線路由 |
GPRS天線 |
|
網絡服務 |
|
傳感器 |
電力夾, 電壓探針 |
加速度, IEPE, 數據線, 安裝附件 |
設備:
CoCo-80:
加速度傳感器:
無線路由:
野外無線網絡天線:
實時的數據趨勢圖:
EDM段顯示
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