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：振动传感器信号调理电路M C U微控制器模块A / D转换器件无线收发模块图 1.数据采集端功能框图无线接收部分框图如下：无线收发模块通信适配器上位机图 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
2、） ；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
3、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 GSM 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：稳压电路 稳压电路微处理器及其外围电路串口接口I / O 接口串口通信单元实时时钟单元F L A S H 数据存储单元G P R
4、S 通信模块信号处理电路信号处理电路振动传感器温度传感器G P R S 网络监测中心计算机图 3：器件连接图2、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、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：STM32F103ZET6开发板；72M
5、Hz 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。STM32+SIM900A 开发板；4、GPRS 模块：西门子 MC55；900，1800和1900 MHz 三频段工作。支持电压范围：3.3 -4.8V 电流消耗：3.0 mA（睡眠） ；10.0 mA（闲置） 300 mA (通话，最高2.0 A)；100 A（掉电）SIM900A；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（
6、睡眠） ，内嵌 TCP/IP 协议。5、接收端存储显示：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。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？
