基于嵌入式系统的巡检器设计

　　0 引言

　　在现代化生产中，为了确保机械设备能够安全可靠的运行，可以利用故障诊断技术来及时发现故障，并采取合理的维修或保护措施来排除故障，从而预防和避免事故的发生。根据故障诊断仪器出现的先后顺序，可以将其分为便携式检测和分析仪表、在线监测仪表系统、计算机监测分析与诊断系统、智能诊断系统等四类。目前，对于重要的大型关键设备，往往采用在线监测仪表系统，而对于那些不便安装在线系统的场合或设备，其使用的巡检仪器要么功能过于简单，不能实现对采集数据的现场分析和存储管理，要么体积庞大，不便携带。针对这一情况，本文给出了开发基于嵌入式技术的设备故障诊断巡检系统的设计方法。该方法既可沿巡检路径进行检测，又可采集自由测点的数据，并且丰富了便携式仪器的现场诊断功能，此外，检测数据还可以在上位机中进行综合分析和诊断。

　　这种多路巡检器适用于多点测量显示及控制，集多台仪表功能于一体，可巡回检测和显示多路信号，并可与各类传感器、变送器配合使用，以对多路温度、压力、液位、流量、振动等工业过程参数进行巡回检测、报警、控制、现场存取数据，以及通过USB输出、数据采集与上位机通讯。

　　该仪器集数据采集、存储、分析、追忆、通信功能于一体，且具有体积小，重量轻，便于携带，操作方便等特点。另外，还可将采集数据上传到上位机作进一步的分析处理。

　　1 嵌入式巡检器的总体结构

　　本系统总体上由前端的嵌入式仪器和后端的服务器两部分组成。前端仪器用于完成巡检(或点检)工作，具有信息采集(包括振动信号、温度信号，瓦斯浓度信号)、波形分析、频谱分析、数据存储和追忆、网络通信等功能。后台管理软件可通过通信接口向前端仪器下达巡检计划，接收前端仪器的巡检数据，并做进一步的分析处理，以便给出诊断结论，并将诊断结论通过网络进行远程发布。

　　系统硬件主要由传感器、嵌入式智能仪器、液晶屏、USB接口、SD存储模块等组成。图1所示是其总体结构。本系统的硬件系统主要实现信号的采集、显示、分析、通信、存储管理、故障诊断等功能。前端仪器的模拟信号采集可采用8通道，也可同时采集四路振动信号(振动加速度、速度或位移)，以在液晶屏上显示振动加速度，速度量。传感器的类型和灵敏度可根据实际情况通过触摸屏在应用软件中进行选择设置，操作十分方便。

　　仪器内核采用ARM7TDMI-S微控制器，它内嵌512 KB的快速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速度结构可使32位代码在最大的时钟速率下运行。系统软件则采用μC-OSII操作系统，运行于其上的应用软件除了可以采集振动信号、温度信号、瓦斯浓度信号之外，还可以做预析，并将结果显示在液晶屏上。