[发明专利]一种基于多电源管理系统的振动传感器

说明书

本发明公开了一种基于多电源管理系统的振动传感器，通过微处理器模块获取三轴加速度检测模块采集的实时三轴加速度值，将三轴加速度值通过带通滤波及积分算法计算获得加速度峰峰值与速度有效值；同时采集电池当前的电压值，从而评判电池当前电量是否可以继续支持传感器工作；在完成一次采样后，通过通讯模块将振动检测数据发送至监测端，从而实现实时监测；电源管理模块接收微处理器模块的指令从而选择不同电源持续供电，同时通过硬件开关调度振动发电模块为缺电电源进行充电；该振动传感器通过采用电池、振动发电多种用电来源的方式，不仅充分利用被浪费的机械能，同时延长更换电池周期，提高系统使用效率，降低社会资源浪费。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种基于多电源管理系统的振动传感器。

背景技术

旋转式机械设备在工业现场被广泛应用，在一座大型工业现场往往都配备数千乃至上万台电机，共同推动工厂流水线运作。作为一种持久性的设备，电机的稳定性、可靠性都极大程度地影响到生产活动，尤其在石化等大型工业现场，电机设备的任意环节出现隐患，轻则迫使生产中断，重则引发严重事故，造成重大生命财产安全损失。而针对旋转机械的使用性能，相关部门依据振动幅度制定了相应的国家标准，以此判定一台旋转机械的工作状态是否健康，为维修与运行提供意见。

无线振动传感器作为一种用于检测旋转机械设备健康状态的传感器，能够实现远程实时监控，改变了过去人工巡检的低效率以及有线检测铺设管线的高成本。近几年已被广泛的研究设计与应用，然而这些无线振动传感器由于采用无线式通讯方式，为了便携使用以及条件限制不能通过传统电网直接供电，均采用电池供电的方法，但是由于电池的容量有限，同时一些工业现场无法有效地进入进行维护。频繁更换电池不仅会影响到设备影响效率，一些环境适宜人员频繁进入，比如一些高压环境或者放射性环境等，还会增加工厂的运营成本，同时更换下来的报废电池还会污染环境。

同时旋转机械自身存在有一种很普遍的能量，即振动能量，由于机械的运转所带来的振动，但是这种振动能量由于没有得到合理的利用而浪费。而将工业现场这部分被忽视的振动能量利用有效的方法转换为电能形式供电给工业现场的低功耗电子设备，提高能源综合利用率的同时也为其提供了新的绿色供电系统，这种方法还可以用来增加传统化学电池的使用寿命。同时由于部分振动能量已经被转换为电能，且该结构装置的质量与体积相对庞大的旋转机械设备而言几乎可以忽略不计，具有较好的实际应用意义。

为了降低频繁更换电池所带来的影响，首先需要采用大容量的电池，另一方面降低设备运行功耗，以及增加多电源的方式也可以有效缓解电池容量受限所带来的影响。而如何科学设计振动发电系统结构，合理利用多种能源，合理有效的调度，使得系统资源的利用率达到最大，降低因为更换电池所带来的影响，也是一个需要进行衡量与考虑的创新性工作。

发明内容

为了实现能够有效提高采用无线振动传感器的工作效率并降低系统运行成本，本发明提出一种基于多电源管理系统的无线振动传感器，该装置能够直接长效提供丰富的振动分析结果给上位机，并通过应用振动发电结构，配合多电源管理系统提高该装置的运行效率，在考虑多电源管理系统的同时，通过系统运行策略以及硬件设备的设计与选型，从而显著降低功耗，进一步扩大设备的应用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种基于多电源管理系统的振动传感器，包括微处理器模块、三轴加速度检测模块、通讯模块、电源管理模块、振动发电模块和电池模块。所述三轴加速度检测模块、通讯模块、电源管理模块和电池模块均与微处理器模块连接；所述振动发电模块和电池模块均与电源管理模块相连，所述电源管理模块用于调节振动发电模块向电池充电以及电池模块向整个振动传感器供电策略；其中针对整个振动传感器采用硬件低功耗设计与功能逻辑设计，从而降低传感器功耗，延长电池更换周期。