專利名稱：一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動監(jiān)測故障診斷領(lǐng)域，特別涉及一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
振動監(jiān)測儀表廣泛應(yīng)用于電力、冶金和機(jī)械等領(lǐng)域，監(jiān)測設(shè)備的振動情況，保證設(shè)備安全可靠地運(yùn)行。目前，振動監(jiān)測儀表主要有兩種數(shù)據(jù)采集方式，一種是峰值保持，得到振動的幅值，為單個的整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)；另一種是離散采樣，每組數(shù)據(jù)長度為2η，通常為256，512和1024點(diǎn)等，除了振幅外，還可以顯示振動的波形，可以進(jìn)行頻譜分析和故障診斷。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和用戶對振動分析的需要，離散采樣是發(fā)展趨勢。振動監(jiān)測儀表的通道數(shù)一般為1，2，4，6，8和16等，為了保證儀表的可靠性，目前 大多數(shù)儀表采用工業(yè)PC 104主板的DOS操作系統(tǒng)和32位ARM主板的Linux操作系統(tǒng)，存儲介質(zhì)為Flash、D0C和CF卡等，容量一般為數(shù)十MB到上千MB。存儲介質(zhì)理論上寫入次數(shù)可達(dá)百萬次，實際上只有幾萬到十幾萬次。頻繁寫入數(shù)據(jù)將造成存儲介質(zhì)損壞，特別是正在寫入數(shù)據(jù)時突然斷電造成文件和文件分配表損壞，使得儀表不能正常工作?？梢?，現(xiàn)有技術(shù)中，目前振動監(jiān)測儀表不能存儲數(shù)據(jù)，或者以文件方式只存儲數(shù)據(jù)量不大的振幅數(shù)據(jù)，不存儲數(shù)據(jù)量大的波形數(shù)據(jù)。因此，由于振動監(jiān)測儀表不能存儲數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)存儲方式不適當(dāng)嚴(yán)重影響了儀表的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法，能夠提高離散采樣振動監(jiān)測儀表的可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法，該方法包括離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可提供的存儲空間的大小，建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件；將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT得到頻譜數(shù)據(jù)，從所述頻譜數(shù)據(jù)中選擇對振動分析故障診斷有用的預(yù)設(shè)個數(shù)的頻譜數(shù)據(jù)；將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述數(shù)據(jù)庫文件中。其中，所述存儲到所述數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)還包括采樣波形數(shù)據(jù)的時間、產(chǎn)生采樣波形的設(shè)備的轉(zhuǎn)速和預(yù)留字段；所述預(yù)留字段用于調(diào)整每次存儲數(shù)據(jù)的長度。所述預(yù)留字段還用于增加監(jiān)測數(shù)據(jù)。所述存儲到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。所述建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件與所述存儲采樣數(shù)據(jù)之間，所述方法進(jìn)一步包括用零將所述數(shù)據(jù)庫文件寫滿。所述存儲方法為如果設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，幅值變化不大時，設(shè)置某通道的變化量大于預(yù)設(shè)固定值時存儲一組數(shù)據(jù)。所述存儲方法為根據(jù)轉(zhuǎn)速變化幅度設(shè)置存儲一組數(shù)據(jù)時間。所述將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述建立的數(shù)據(jù)庫文件中，之后該方法進(jìn)一步包括讀出所述數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)，將頻譜中的數(shù)據(jù)用零值補(bǔ)齊，通過FFT逆變化得到波形數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明根據(jù)數(shù)據(jù)特性對振動監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效壓縮，將壓縮數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到預(yù)先根據(jù)存儲空間大小建立的數(shù)據(jù)庫文件中。能夠提高離散采樣振動監(jiān)測儀表的可靠性。


圖I為本發(fā)明所提供的一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的流程圖； 圖2為本發(fā)明建立數(shù)據(jù)庫文件存儲數(shù)據(jù)并還原數(shù)據(jù)過程流程圖；圖3為幅值變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖；圖4為轉(zhuǎn)速變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖；圖5為時間變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。本發(fā)明的核心思想為離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可提供的存儲空間的大小，建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件；將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT得到頻譜數(shù)據(jù)，從所述頻譜數(shù)據(jù)中選擇對振動分析故障有用的所述預(yù)設(shè)個數(shù)的頻譜數(shù)據(jù)；將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述建立的數(shù)據(jù)庫文件中。參見圖1，圖I為本發(fā)明所提供的一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的流程圖。如圖I所示，該方法包括以下步驟步驟101，離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可提供的存儲空間的大小，建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件。步驟102，將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT得到頻譜數(shù)據(jù)，從所述頻譜數(shù)據(jù)中選擇對振動分析故障有用的所述預(yù)設(shè)個數(shù)的頻譜數(shù)據(jù)。步驟103，將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述建立的數(shù)據(jù)庫文件中。下面結(jié)合實際應(yīng)用舉例，來詳細(xì)說明本發(fā)明建立數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)并還原數(shù)據(jù)的過程。在本發(fā)明實施例中為了說明方便，以下列參數(shù)的振動儀表進(jìn)行論述，其它參數(shù)的振動儀表可以參考進(jìn)行設(shè)置。本發(fā)明舉例的離散采樣振動監(jiān)測儀表參數(shù)通道數(shù)4 ；存儲空間64MB ；每組數(shù)據(jù)長度16(周期)*64(點(diǎn)/周期)=1024點(diǎn)，2048個字節(jié)。
參見圖2，圖2為本發(fā)明建立數(shù)據(jù)庫文件存儲數(shù)據(jù)并還原數(shù)據(jù)過程流程圖。本發(fā)明以通道數(shù)為4為例，預(yù)設(shè)對振動分析故障有用的數(shù)據(jù)個數(shù)為30。其具體步驟為步驟201，離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可用存儲空間建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件。對于64MB的存儲介質(zhì)而言,操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一般占用3 6MB，其它可用于數(shù)據(jù)存儲的需要。考慮到將來軟件升級和其它可能的需要，應(yīng)該保留2 3MB空間，因此，可以實際使用的存儲空間在55 58MB。如果建立若干數(shù)據(jù)文件進(jìn)行滾動存儲，則使操作系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)文件數(shù)目較多，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，利用可用存儲空間建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件。數(shù)據(jù)庫文件建立后，在正式使用前，先用賦零的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)寫滿。這樣在掉電后，重新上電時，根據(jù)時間，可以找到上次寫入的位置。由于文件大小固定，即使在寫入數(shù)據(jù)時突然斷電，也不會造成文件分配表損壞。 步驟202，根據(jù)振動數(shù)據(jù)特性，對振動數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。振動數(shù)據(jù)具有以下特性I)每個振動測點(diǎn)的采樣長度是固定的，如16(周期)X64(點(diǎn)/周期)，2K字節(jié)；2)經(jīng)過FFT從采樣波形數(shù)據(jù)中得到的頻譜數(shù)據(jù)，保留了全部有用信息，數(shù)據(jù)長度減少1/2，即512點(diǎn)，IK字節(jié)；3)在512點(diǎn)頻譜數(shù)據(jù)中，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)是O或接近于0，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)有效性判斷規(guī)則作O處理；4)對于振動分析故障診斷來說，有用的頻譜數(shù)據(jù)一般不超過20個，因此在不為零的數(shù)據(jù)中可以取30個較大的頻譜數(shù)據(jù)，選擇方式不是采用大循環(huán)比較的方式，運(yùn)算次數(shù)太多，而是采用中值法先去除部分?jǐn)?shù)據(jù)，只有在數(shù)據(jù)不夠30個時，在剩余的數(shù)據(jù)中再小循環(huán)排序，大多數(shù)情況下可以大大減少運(yùn)算次數(shù)。本發(fā)明的中值法為計算不為O的數(shù)據(jù)的平均值，將計算出的平均值與該組不為零的數(shù)據(jù)做比較，選擇大于等于平均值的數(shù)據(jù)，丟棄小于平均值的數(shù)據(jù)。步驟203，按照設(shè)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將壓縮數(shù)據(jù)存儲在建立的數(shù)據(jù)庫文件中。每個通道的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可表示如下struct chno {unsigned int data[30][2]；}；每通道占120個字節(jié)，不壓縮時為2048個字節(jié)，壓縮后數(shù)據(jù)不到原始數(shù)據(jù)的6%。其中30表示30組數(shù)據(jù)，2表示有2個數(shù)據(jù)，分別表示頻譜位置和幅值。對于振動來說，由于幅值一般不超過1000 μ m或50. 00mm/s,當(dāng)采用mm/s為單位時，可以乘以100，將浮點(diǎn)數(shù)變成整數(shù)，節(jié)省存儲空間。由于存儲數(shù)據(jù)時，一般還需要知道數(shù)據(jù)的時間和設(shè)備的轉(zhuǎn)速，因此，4通道振動監(jiān)
測儀表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示如下struct sampledata{
time—t time; // 4 個字節(jié) unsigned int speed; 111 個字節(jié) struct chno chdata[4]; Il 480 個字節(jié) intbak[13]; //26 個字節(jié)
};數(shù)據(jù)總長度為512字節(jié)，其中第一組數(shù)據(jù)為時間，用秒數(shù)表示，無符號長整數(shù)，第二組數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)速，用rpm表示，無符號整數(shù)，第三組數(shù)據(jù)為4個通道頻譜數(shù)據(jù)，第四組數(shù)據(jù)為預(yù)留字段。第四組預(yù)留字段有兩個目的，第一個目的是當(dāng)需要增加監(jiān)測的數(shù)據(jù)時，可以利用它而不破壞原有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，另一個目的是調(diào)整每次寫入的數(shù)據(jù)長度。因為寫入操作時，是 以最小物理扇區(qū)為單位進(jìn)行的，即使文件長度只有I個字節(jié)，也要寫I個扇區(qū)。物理扇區(qū)的大小與存儲介質(zhì)的容量和格式化方式有關(guān)，一般為256，512，1024，4096，8192和16384等。如果物理扇區(qū)遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)長度，可以將幾個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)合并為一個較大的結(jié)構(gòu)，如struct sampledata_new{struct sampledata data [8] ;//4096 個字節(jié)}；現(xiàn)在，可以建立一個能夠存儲100000組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫文件，其長度為512*100000=51200000 字節(jié)，約 48. 83MB。步驟204，將壓縮的數(shù)據(jù)存儲到建立的數(shù)據(jù)庫文件中。對于100000組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫文件，即使每秒寫一組數(shù)據(jù)，一天時間(86400秒)對相同物理扇區(qū)的寫入次數(shù)不超過I次，可靠性有很好的保證。如果存儲介質(zhì)容量較小和通道數(shù)較多時，可以按照滿足以下條件之一進(jìn)行存儲I)參見圖3，圖3為幅值變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖。圖3中，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時，幅值變化ΔΑ —般不大，連續(xù)存儲沒有實際意義，可以設(shè)置某通道的幅值變化量大于3 5%時存儲一組數(shù)據(jù)；如通道較多時取上限，通道較少時取下限。該例中的3 5%為在實際應(yīng)用中根據(jù)具體情況得出的一個較優(yōu)數(shù)據(jù)，使用者在實際情況中，可以根據(jù)具體情況來設(shè)置該值。2)參見圖4，圖4為轉(zhuǎn)速變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖。圖4中根據(jù)實際使用情況，轉(zhuǎn)速變化Λ RPM的倍數(shù)時存儲一組數(shù)據(jù)，如5 Λ RPM時
存儲一組數(shù)據(jù)；3)參見圖5，圖5為時間變化時存儲點(diǎn)位置分布示意圖。圖5中，時間變化Λ T存儲一組數(shù)據(jù)，即經(jīng)過一定時間存儲一組數(shù)據(jù)，如每隔10分
鐘存儲一組數(shù)據(jù)。步驟205，還原存儲在離散采樣振動監(jiān)測儀表中的數(shù)據(jù)，得到波形數(shù)據(jù)后，進(jìn)行信號分析，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷。
存儲在振動監(jiān)測儀表中的數(shù)據(jù)，一般可以通過U盤、網(wǎng)絡(luò)通訊或讀卡器將數(shù)據(jù)取出，在計算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，方法如下I)將頻譜數(shù)據(jù)中的零值補(bǔ)齊；2)經(jīng)過FFT逆變換得到基本不失真的波形數(shù)據(jù)；3)如果采用mm/s為單位時，需要除以100，將整數(shù)變成浮點(diǎn)數(shù)。得到波形數(shù)據(jù)后，即可進(jìn)行各種信號分析，包括波形、頻譜、軸心軌跡、軸心位置、波特圖、極坐標(biāo)圖和趨勢分析等，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷。綜上所述，在本發(fā)明中，根據(jù)振動數(shù)據(jù)特性和物理存儲介質(zhì)的要求，對振動數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮，以合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實際的需要，在事先建立的一個較大的數(shù)據(jù)庫文件中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)還原。本發(fā)明能夠顯著減少對存儲介質(zhì)的寫入次數(shù)，避免文件和文件分配表的損壞，提高振動監(jiān)測儀表的可靠性。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括 離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可提供的存儲空間的大小，建立ー個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件； 將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT得到頻譜數(shù)據(jù)，從所述頻譜數(shù)據(jù)中選擇對振動分析故障診斷有用的預(yù)設(shè)個數(shù)的頻譜數(shù)據(jù)； 將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述數(shù)據(jù)庫文件中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述存儲到所述數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)還包括采樣波形數(shù)據(jù)的時間、產(chǎn)生采樣波形的設(shè)備的轉(zhuǎn)速和預(yù)留字段；所述預(yù)留字段用于調(diào)整每次存儲數(shù)據(jù)的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)留字段還用于増加監(jiān)測數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述存儲到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立ー個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件與所述存儲采樣數(shù)據(jù)之間，所述方法進(jìn)ー步包括用零將所述數(shù)據(jù)庫文件寫滿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的方法，其特征在于，所述存儲方法為如果設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，幅值變化不大時，設(shè)置某通道的變化量大于預(yù)設(shè)固定值時存儲ー組數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的方法，其特征在于，所述存儲方法為根據(jù)轉(zhuǎn)速變化幅度設(shè)置存儲ー組數(shù)據(jù)時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的方法，其特征在干，所述將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述建立的數(shù)據(jù)庫文件中，之后該方法進(jìn)ー步包括讀出所述數(shù)據(jù)庫文件中的數(shù)據(jù)，將頻譜中的數(shù)據(jù)用零值補(bǔ)齊，通過FFT逆變化得到波形數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離散采樣振動監(jiān)測儀表存儲數(shù)據(jù)的方法，該方法包括離散采樣振動監(jiān)測儀表根據(jù)可提供的存儲空間的大小，建立一個固定大小的數(shù)據(jù)庫文件；將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT得到頻譜數(shù)據(jù)，從所述頻譜數(shù)據(jù)中選擇對振動分析故障診斷有用的預(yù)設(shè)個數(shù)的頻譜數(shù)據(jù)；將所述選擇出的每個頻譜數(shù)據(jù)的頻譜位置和幅值存儲到所述建立的數(shù)據(jù)庫文件中。本發(fā)明能夠提高離散采樣振動監(jiān)測儀表的可靠性。
文檔編號G06F17/30GK102779125SQ20111012017
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者何立榮, 周廣順, 阮躍 申請人:北京必可測科技有限公司