惯性数据采集系统设计及其在电梯运动检测中的应用

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1、１０．１：佔５０２５７８学校代码：２７０分类号：ＴＰ３６８学号１上毒畔絶夫多硕±专业学位论文惯性数据采集系统设计及其在电梯运动检测中的应用专业学位类别：工程硕±计算化巧术专业领域：作者姓名：祁霉琴指导教师：赵梗明、王宽答辩日期；２０１６年５月上海师范大学硕士学位论文摘要摘要随着我国经济的发展，高层建筑不断增加，电梯日渐成为建筑行业电器安装工程中的一项重要工程，电梯的安全检测也变得越来越重要。然而在电梯电气部分发生故障后，由于电气控制部分的控制信号是一种看不见摸不着的电信号

2、，这给电梯维修人员增加了不小的维修难度，因此可以利用电梯的运行曲线来判断电梯的故障。针对传统数据采集系统处理性能差、功耗显著、难于扩展以及数据精度低等缺点，本文系统采用STM32作为主控制器、MPU6000作为惯性传感器、SD卡作为数据存储单元、红外遥控、LCD显示通过它们的结构组合设计了一种价格低、易于扩展、数据精度相对较高的MEMS惯性传感器的数据采集存储系统，并将其运用到电梯加速度的采集中，用于电梯运动检测分析。本文主要工作包括：第一、基于主控制器STM32、MEMS惯性加速度传感器MPU6000进行惯性数据采集系统的硬件和软件

3、设计，其中采用MEMS惯性加速度传感器MPU6000作为数据采集部分的核心模块，集成度高，体积小，精度更高。第二、研究滑动平均滤波、中值滤波、卡尔曼滤波三种方法的工作原理与优缺点，结合电梯加速度数据进行分析比较，在本系统中最终使用卡尔曼滤波，并且根据实测的加速度数据分析卡尔曼参数，选择最合适的卡尔曼参数值。第三、将惯性数据采集系统应用到电梯运动检测中，在上位机软件中对电梯加速度数据进行积分与滤波，通过得到的曲线进行数据分析并根据实际情况进行简单的故障判断。在实际电梯测试中发现，系统处理速度快，测量数据精度高，测量曲线从零速开始启动，最

4、终回归到零，曲线平滑完整。采集数据全部存入SD卡中，为后续的安全分析提供了重要的数据来源。在上位机进行分析时，卡尔曼滤波与其他滤波相比，在人为加入外界振动后，能够明显的捕捉到并反映在速度曲线上，动态特性良好。关键词：惯性数据、数据采集、卡尔曼滤波、故障分析IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofScienceAbstractWiththedevelopmentofChina'seconomyandcontinuousincreaseofhigh-risebuildings,theelevato

5、rhasbecomeanimportantprojectintheconstructionindustryelectricalinstallationproject,theelevatorsafetytestinghasbecomeincreasinglyimportant.However,iftheelectricalpartoftheelevatorhasbeenbrokendown,itwillbedifficultfortheelevatormaintenancepersonneltoconductmaintenancewor

6、kbecausethecontrolsignalofelectriccontrolpartisakindofelectricalsignal,whichcan’tbeseenandtouched.Sowecanusetheelevatorrunningcurvetodeterminetheelevatorfault.Thetraditionaldataacquisitionsystemhaspoorprocessingperformanceandlowaccuracyofdata,powerconsumptionissignifica

7、ntly,anditisdifficulttoextend,sothesystemusesSTM32asthemaincontroller,MPU6000astheinertialsensors,SDcardasdatastorageunit,andcombinedwithinfraredremotecontrol,LCDtodesignakindofMEMSinertialdataacquisitionsystem,whichhaslowprice,highprecisionandiseasytoexpand.Itisusedtoc

8、ollecttheelevatoraccelerationforelevatormotiondetectionandanalysis.Themainworkincludes:First,theinertialdataac