[发明专利]一种基于聚类算法的多通道远程振动信号监示系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于聚类算法的多通道远程振动信号监示系统及监测方法，监示系统包括上位机部分和多通道远程振动信号监示仪，上位机部分包括Labview界面设计部分以及Python数据处理部分，监示仪包括下位机、GPRS无线传输模块和电源模块，上位机和下位机通过GPRS无线传输模块连接，电源模块为监示仪提供电能；方法包括下位机部分通过单片机控制数据采集部分内的多个振动传感器协同完成多通道振动信号数据采集，通过GPRS无线传输模块上传至上位机部分；上位机部分通过Labview设计GUI界面，并通过内部接口函数调用Python完成样本数据处理。本发明可实现多通道远程振动信号数据处理、分析、监示功能。

技术领域

本发明属于机械设备故障诊断领域，尤其是一种基于聚类算法的多通道远程振动信号监示系统及监测方法。

背景技术

大型旋转机械结构，如汽轮发电机组、水轮发电机组和烟气轮机组等，普遍使用滑动轴承支撑转轴，并通过振动监测保护系统监测转轴对轴承的相对振动。振动监测保护系统包括两个涡流传感器，分别用于测量两个通道的振动。然而由于两个电涡流传感器只能单一测量机械结构的两个位置的振动信号，但不同机组的结构、运行参数以及轴承油膜刚度在圆周方向上各向异性等方面的影响，导致两个方向的振动通常存在一定的差异，如一个方向振动较大，另一个方向振动较小，这给振动监测保护系统的报警和异常判断带来一定困难；且监测信息必须要进行现场实时监测得到，无法进一步传递到远程终端，这给公司及机械设备实际监测工作带来不便。

因此亟需设计一种通过对大型旋转机构的不同位置同时监测其振动信号，并实现监测信息的现场实时显示与远程实时在线显示处理的多通道远程振动信号监示系统。

发明内容

发明目的：一个目的是提供一种基于聚类算法的多通道远程振动信号监示系统及监测方法，以解决现有技术与应用存在的上述问题，扩展振动信号监示仪功能，改进振动信号监示仪对多种机械结构不同位置的振动信号监测，测量简单精确，及时发现机械结构出现的故障问题并将监测数据传送到上位机借助机器学习领域的聚类算法对测得的振动信号数据集进行数据处理显示，实现远程振动信号数据处理、分析、监示功能。

技术方案：为实现上述发明目的，采用以下技术方案：

一种基于聚类算法的多通道远程振动信号监示系统，包括上位机部分和多通道远程振动信号监示仪，其中：

上位机部分用于导入、处理、分析以及显示数据，通过Labview设计GUI界面，并通过内部接口函数调用Python函数采用聚类算法完成样本数据处理；

多通道远程振动信号监示仪包括下位机、GPRS无线传输模块和电源模块，所述下位机包括单片机、数据采集模块和控制显示模块，数据采集模块采集多个振动信号并转换为电信号，经过信号的放大和多通道ADC转换后输入给单片机，单片机对接收到的信号进行分析处理，一方面通过控制显示模块进行显示，另一方面通过GPRS无线传输模块上传至上位机进行处理；电源模块为监示仪供电。

可选的，上位机部分包括Labview界面设计部分以及Python数据处理部分，所述Labview界面设计部分主要包括数据接收模块、数据显示模块和数据存储模块，所述数据接收模块利用LabView通信工具中TCPListen函数侦听来自客户端的连接请求，并在指定端口等待GPRS无线传输模块通过TCP连接请求，建立连接后，利用TCP Read函数读取终端传输的数据，将TCP Read函数工作模式设置为standard，即等待直至读取所有指定的字节或“超时毫秒”用完，返回当前已经读取的字节，倘若读取字节数少于设置的固定字节数，则报告错误；所述数据显示模块将获取到的数据经过格式转换，以表格形式显示数据在前面板的可视化界面上；所述数据存储模块通过Write To Spreadsheet File函数，把数据写入电子表格中以供离线处理。