课题的主要研究方法和实施方案

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1、一、课题的主要研究方法和实施方案要完成本课题，主要分为两个部分：一是减速机振动信号采集及处理部分；二是数据的无线传输及接收部分。重点在于数据采集处理；上位机显示、存储、故障预警。数据采集部分功能框图如下：图1.数据采集端功能框图无线接收部分框图如下：图2.无线接收端框图各模块功能为：1.振动传感器：把振动信号转化为的电压信号输出。振动传感器参数：瑞典KISTLER（奇士乐）振动传感器，型号：8774A50；量程：正负50g；灵敏度：105mV/g，（最大输出电压应为正负5V左右）；频率范围：0-44kHz。2.信号调理电路：传感器的原始输出信号都比较小，为了获得足够的分辨率

2、或灵敏度，若输出为mV级，则进行放大；并对信号进行滤波等相关处理。3.A/D转换器件：此部分电路负责把电压信号转化为单片机系统能够处理的数字信号。针对本课题预定的振动传感器，输出电压为正负5V的情况，选取双极性AD7328。4.MCU微控制器模块：将经过模数转换后的数字信号在微控制器的RAM存储器中缓冲，通过RS-232串口传到相应的无线传输模块发射。预设选取STM32控制器。5.无线收发模块：将采集到的经过处理的数据传输出去。考虑到港口的复杂环境，通过阅读文献，对几种无线传输技术的分析对比，决定选用基于GPRS的无线传输技术。GPRS数据传输过程：GPRS网络是在现有GS

3、M网络中增加GGSN和SGSN来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据，不需要使用电路交换模式下的任何网络资源，从而可以自主运营。GPRS终端通过串行接口从数据采集设备中读出用户数据；处理后以GPRS分组数据的形式发送到GSM基站BSS；分组数据经SGSN封装后,发送到GPRS/IP骨干网。具体器件连接图如下：图3：器件连接图二、选取的器件1、振动传感器：瑞典KISTLER（奇士乐）振动传感器，型号：8774A50；量程：正负50g；灵敏度：105mV/g，（最大输出电压应为正负5V左右）；频率范围：0-44kHz。2、AD转换器件：双极性AD7328，8通道

4、、12位逐次逼近型ADC，4种可选输入范围正负10、正负5、正负2、5,、0到10V；低功耗21mW，高速串行接口，1MSPS吞吐量，2.5V内部基准电压。3、MCU模块：①STM32F103ZET6开发板；72MHz最高主频、144引脚、512K字节闪存、尺寸8mm*55mm、工业级温度-40---85摄氏度、3.3V供电。②STM32+SIM900A开发板；4、GPRS模块：①西门子MC55；900，1800和1900MHz三频段工作。支持电压范围：3.3-4.8V电流消耗：3.0mA（睡眠）；10.0mA（闲置）300mA(通话，最高2.0A)；100μA（掉电）②S

5、IM900A；900、1800双频工作，供应电压范围：3.1-4.8V，低功耗：1.5mA（睡眠模式），操作温度范围：-40---85摄氏度，编码格式CS-1、CS-2、CS-3、CS-4，1.0mA（睡眠），内嵌TCP/IP协议。5、接收端存储显示：①采用与发送端对应的GPRS模块进行接收，以MCU进行控制，并最终显示到PC中。通过串口调试助手进行调试。②上位机组态软件，如组态王等，用里面的数据库部分，编程实现数据的存储、显示、查询；或者LABVIEW软件等。三、实验部分1、实验测得输出电压信号的幅值和频率。2、港口环境下，将所购买的硬件器件搭建完毕，进行通信传输试验，终

6、端串口与pc相连，通过串口调试助手验证数据是否正常传输。3、在硬件搭建完毕，软件调试成功后。实际应用到港口环境减速机工作中去，检验系统的工作性能，并改进不足之处。四、待解决的问题1、对于振动传感器的输出信号是否为标准模拟信号（电流4--20mA;电压0--5V）？用户手册上写的是否表示输出电压最大范围是正负5V2、发送端电源电路设计？3、接收端电路设计、程序编写？4、报警功能阈值的选定、故障判断？