一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置，包括基于ATT7022B芯片的离心泵电机电流、电压信号采集模块，基于STM32微控制器数据接收、分析处理模块，数据通讯及共享模块，Android客户端以及在Labwindows环境下的上位机。通过基于ATT7022B芯片的离心泵电机电流、电压信号采集模块，采集电机定子电流信号、电压信号，再将电流信号、电压信号转化为离心泵的转速和功率信号，继而利用得到的功率和转速信号，结合泵的特性曲线和比例定律，换算出泵的性能，例如扬程、效率等量，去判断相应的工况，再将信息通过数据通讯及共享模块传送至Android客户端以及上位机，从而对离心泵的状态进行远程实时监测。本实用新型专利技术仅利用驱动电机电参数，实现了离心泵的状态预测和监测。

A centrifugal pump motor condition monitoring device based on Android platform

The utility model discloses a centrifugal pump motor condition monitoring device based on Android platform, including the motor current, the centrifugal pump ATT7022B chip voltage signal acquisition module based on STM32 microcontroller, data receiving and processing module based on the analysis, data communication and sharing module, Android client and PC in Labwindows environment. Through the motor current, the centrifugal pump ATT7022B chip voltage signal acquisition module based on signal acquisition, motor stator current and voltage signal, the current signal and voltage signal into the rotational speed and the power signal of the centrifugal pump, and then use the power and speed signal, combined with the law of pump characteristic curve and the ratio of conversion pump the performance, such as the head and efficiency of volume, to determine the corresponding condition, and then through the data communication and information sharing module is transmitted to the Android client and the host computer, remote real-time monitoring to the state of centrifugal pump. The utility model realizes the state prediction and monitoring of the centrifugal pump only by using the electric parameters of the drive motor.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置
本专利技术属于数据采集
，尤其是一种基于安卓平台的离心泵电机状态监测装置。
技术介绍
关于水泵的参数检测，在国外、欧美等发达国家的相关研究起步普遍较早，在一些领域如特殊泵的制造、泵的内特性测试等方面目前仍领先于国内。对泵的外特性测试装置而言，早在1961年，英国国立工程试验室(NEL)就建立了自己的水利机械试验台，可用于水泵和模型水轮机(最大转轮直径0.5m)的性能试验，可以在开式和闭式两种循环方式进行效率和汽蚀试验，部分参数实现半自动控制，实验数据由计算机自动采集和处理，并能自动绘制试验曲线和打印试验结果。大量外文书刊及互联网资料显示，目前国外水泵测试系统的产品已经比较成熟，美国、德国等发达国家已经普遍化，并呈现出高集成、小体积、可移动、多功能、设备全、易操作等特点，例如美国TecQuipmentInc.生产的CentrifugalPumpTestSet(GH5)是一台用于离心泵测试的装置，为研究离心泵在不同扬程、流量和转速下的特性提供了一种新的测试方案。尽管这类水泵测试装置具有高集成、小体积、可移动、多功能、设备全、易操作等优点，但在数据处理方面功能薄弱，缺少嵌入式的数据处理分析系统，效率不高。在国内，泵测试技术的发展历程可以简要的划分为两个时期：20世纪70年代、20世纪80年代至今。20世纪70年代属于指针式测试系统时期，泵的测试基本采用分立式仪器和仪表来测量各种物理量。例如，用水银压力计、弹簧压力计等测量压力，用文吐里流量计、涡轮流量计等测量流量，用电流表、电压表等测量电力参数。测试仪器体积庞大，成本高，可靠性差，试验人员多，工作量大，试验误差大，效率低等都是这一时期水泵测试系统存在的问题，为了得到性能优良的水力模型，往往需要反复进行多次模型试验，效率极低。20世纪80年代至今属于测试系统的自动化时期。随着产品结构调整和更新换代速度的加快，市场对产品种类、质量、性能等方面提出了更高的要求，传统的试验在测试精度与速度等方面已经难以满足泵产品研制和技术改造的要求。而这个时期正是计算机技术、通信技术和智能控制技术高速发展的时期，自动控制领域日新月异，智能仪表、先进的控制系统等层出不穷，智能电磁流量计、超声波流量计、激光流量计、智能电容式压力变送器、转矩转速传感器、微机扭矩仪、电子计算机、单片机等先进的智能电子装置迅速地被应用于新一代的水泵测试系统中，极大地提高了水泵测试系统的自动化程度、测试精度、响应速度和人工效率，尽管如此，这种测试系统仍存在着一些问题：(1)仪器仪表众多，成本较高，系统庞大；(2)接口复杂，连接线太多，计算机通信接口资源紧张，维护困难；(3)试验数据分析软件易用性、界面友好性不够好；(4)由于各仪器采用了不同的通讯接口、协议，必然加大程序编写的困难。另外，由于在Windows操作系统的保护模式下，不能直接访问接口卡硬件，它们的驱动程序编写较麻烦，程序编写困难。
技术实现思路
本专利技术针对传统监测系统仪器仪表众多，成本高，系统庞大且试验数据分析软件易用性、界面友好性不够好等问题，提出了一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置，实现本专利技术的技术方案如下：一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置，包括离心泵电机信号采集模块、信息处理模块、安卓设备、上位机；所述离心泵电机信号采集模块连接所述信息处理模块，所述信息处理模块分别连接所述安卓设备和所述上位机所述离心泵电机信号采集模块采用电流互感器、电压互感器以及电能芯片实现；所述电流互感器、所述电压互感器用于采集三相电，采用三相三线制接法，将三相电的A、B、C三相分别穿过电流互感器，以B相作为地，电流互感器能感应每一相的电流，电压互感器可以感应两相之间的电压；在A、B、C三相分别穿过电流互感器、电压互感器到达电能芯片时，电能芯片将频率信息及功率信息储存在寄存器中；所述信息处理模块一方面将所述电流互感器、所述电压互感器采集的三相电信息转发给所述上位机；所述信息处理模块另一方面直接读取电能芯片相应寄存器的频率信息以及功率信息，结合外围漏磁感应电路感应的漏磁频率得到离心泵的转速，根据得到的功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，最终得到相应的工况；所述上位机一方面对转发的三相电信息通过汉宁窗做FFT频谱分析，计算电压谐波和电流谐波的比值，得到偏心谱波频率，结合转子齿数，计算得到转差率，通过转差率和供电电源频率即可得到相应的转速，再通过所述信息处理模块读取电能芯片的功率信息，根据得到的功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，最终得到相应的工况；所述上位机另一方面实现对所述信息处理模块得到的离心泵工况进行实时监测；所述安卓设备设有显示选项，用于对所述信息处理模块得到的离心泵工况进行实时监测。进一步，所述信息处理模块采用STM32控制器实现。进一步，所述电能芯片采用ATT7022B实现。进一步，所述安卓设备与所述信息处理模块的连接方式为蓝牙连接或者GPRS连接。进一步，所述上位机与所述信息处理模块的连接方式为modbus连接或者GPRS连接。进一步，还包括与所述信息处理模块相连的LCD显示屏，用于显示泵的性能参数。基于上述装置的工作原理如下：基于ATT7022B芯片的离心泵电机信息采集：使用电流互感器、电压互感器采集三相电，采用三相三线制接法，将三相电的A、B、C三相分别穿过电流互感器，以B相作为地，电流互感器能感应每一相的电流，电压互感器可以感应两相之间的电压，当A、B、C三相分别穿过电流互感器、电压互感器到达ATT7022B时，ATT7022B通过计算将电量功率信息和频率信息储存在芯片对应的寄存器中；基于STM32的数据接收、分析处理：以STM32微控制器作为载体，连接电流互感器、电压互感器以及ATT7022B和漏磁频率感应电路；所述漏磁频率感应电路利用感应线圈感应泵运行时的频率信号，通过低通滤波电路将工频过滤，再将得到的低频漏磁频率信号进行通过整形电路，使信号变成频率相同的方波信号，得到的方波信号由于比较微弱，需要再通过集成运放电路将信号放大，将放大后的信号送给STM32微控制器；所述STM32直接读取ATT7022B计量芯片相应寄存器的频率信号以及功率信号，结合外围漏磁频率感应电路感应的漏磁频率，通过工频和漏磁频公式得到泵的转速，其中f1为工频，f2为漏磁频，p表示极对数，n表示泵的转速；根据功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，从而得到相应的工况；所述STM32分别与手机客户端和上位机通信，将泵的工况分别发送给手机客户端和上位机，实现实时监测。进一步，所述STM32将电流互感器、电压互感器采集的电流、电压信息以及功率信息转发给上位机，在labview中，上位机对采集的电压、电流信号通过汉宁窗做FFT频谱分析，计算电压谐波和电流谐波的比值，得到偏心谱波频率，结合转子齿数，计算得到转差率，通过转差率和供电电源频率得到泵的转速；上位机根据得到的功率和转速，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置，其特征在于，包括离心泵电机信号采集模块、信息处理模块、安卓设备、上位机；所述离心泵电机信号采集模块连接所述信息处理模块，所述信息处理模块分别连接所述安卓设备和所述上位机所述离心泵电机信号采集模块采用电流互感器、电压互感器以及电能芯片实现；所述电流互感器、所述电压互感器用于采集三相电，采用三相三线制接法，将三相电的A、B、C三相分别穿过电流互感器，以B相作为地，电流互感器能感应每一相的电流，电压互感器可以感应两相之间的电压；在A、B、C三相分别穿过电流互感器、电压互感器到达电能芯片时，电能芯片将频率信息及功率信息储存在寄存器中；所述信息处理模块一方面将所述电流互感器、所述电压互感器采集的三相电信息转发给所述上位机；所述信息处理模块另一方面直接读取电能芯片相应寄存器的频率信息以及功率信息，结合外围漏磁感应电路感应的漏磁频率得到离心泵的转速，根据得到的功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，最终得到相应的工况；所述上位机一方面对转发的三相电信息通过汉宁窗做FFT频谱分析，计算电压谐波和电流谐波的比值，得到偏心谱波频率，结合转子齿数，计算得到转差率，通过转差率和供电电源频率即可得到相应的转速，再通过所述信息处理模块读取电能芯片的功率信息，根据得到的功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，最终得到相应的工况；所述上位机另一方面实现对所述信息处理模块得到的离心泵工况进行实时监测；所述安卓设备设有显示选项，用于对所述信息处理模块得到的离心泵工况进行实时监测。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Android平台的离心泵电机状态监测装置，其特征在于，包括离心泵电机信号采集模块、信息处理模块、安卓设备、上位机；所述离心泵电机信号采集模块连接所述信息处理模块，所述信息处理模块分别连接所述安卓设备和所述上位机所述离心泵电机信号采集模块采用电流互感器、电压互感器以及电能芯片实现；所述电流互感器、所述电压互感器用于采集三相电，采用三相三线制接法，将三相电的A、B、C三相分别穿过电流互感器，以B相作为地，电流互感器能感应每一相的电流，电压互感器可以感应两相之间的电压；在A、B、C三相分别穿过电流互感器、电压互感器到达电能芯片时，电能芯片将频率信息及功率信息储存在寄存器中；所述信息处理模块一方面将所述电流互感器、所述电压互感器采集的三相电信息转发给所述上位机；所述信息处理模块另一方面直接读取电能芯片相应寄存器的频率信息以及功率信息，结合外围漏磁感应电路感应的漏磁频率得到离心泵的转速，根据得到的功率和转速信息，结合泵在定转速下的Q～P，Q～H，Q～η泵特性曲线和泵的比例定律，换算出泵的性能，最终得到相应的工况；所述上位机一方面对转发的三相电信息通过汉宁窗做FFT频谱分析，计算电压谐波和电流谐波的比值，得到偏心谱波频率，结合转子齿数，计算得到转差率，通过转差率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆寅，熊志翔，袁寿其，
申请(专利权)人：江苏大学镇江流体工程装备技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32