作者：Crystal Instruments

译：刁一平

日期：2009年4月

信号处理工程师

振动信号测试技术顾问

邮箱：yiping.diao@hzrad.com

http://www.chinavib.com/UChome/118883

电话：0571-88070790

在线qq：1094763536

介绍：

当今世界有越来越多的应用要求对电气信号、振动信号、噪声、拉力和其他的物理信号进行远程的或者无接触式的测量，其中风力发电机监测领域就是典型的例子。

监视系统往往会被放置在一个比较恶劣的环境里，而使用者在几百里之外的地方，实时的观察数据、调整相应的参数、捕捉和下载所需要的数据。CoCo-80/90的紧凑结构，良好的动态测量范围和实时的记录功能，搭配无线网络技术，使得上述要求得以实现。2.5G，3G无线网络的实时也使得全球范围内的远程监控的实现得以更加经济。CoCo除了给用户提供良好的在线测试，同时也是一个标准的网络终端。当CoCo接到无线调制解调器中，便可以得到一个安全的网络连接。这个集成的解决方案比基于PC的解决方案要经济的多。

目前在美国已经成功的实现了基于CoCo的风力发电机组远程监控方案。

完整的远程无线系统方案可以由下图表示：

风力发电机的监控：

风力发电机远程监控是机器远程监控的一个典型应用。大于50kW的风力发电机要求复杂的机器监测系统。振动的监控是风力发电机监控中的一个重要方面。对于振动信号的分析可以发现以及诊断发电机设备及其转子部件的安全运行程度。发电机设备包括主轴承，变速箱和发电机。振动传感器接到轴承，变速箱和旋转叶中，然后输出当时机器运转状况的模拟信号，数据采集系统要求有高的采样率、大的动态范围和抗混叠。无线技术的应用也节省了数据线的开销。

典型的传感器套件如下:

• 主轴承

– 2 加速度传感器 (振动)

– 1 转速计

• 变速箱

– 1 油料颗粒计数器

– 4 加速度传感器 (振动)

– 1 温度传感器

• Generator

– 3 加速度传感器(振动)

– 1 温度器

目前对风力发电机测量监测包括了其电气信号，振动信号或者转速信号。除了监测振动和噪声信号，CoCo同样可以对超出范围的测量值进行报警。

CoCo-80/90

CoCo-80/90 是一个多通道的手持式数据记录仪、动态信号分析仪和振动信号控制器。这使其对在工业领域有很广的用途：车辆工程、航海、航天航空、电气和军工等，这些领域都要求简易，快速和精确的数据记录以及实时处理。CoCo-80是一个低功耗，轻便，电池供电的仪器，并且具有高度的精准性和优良的动态范围。CoCo-80具有2，4，8个输入通道，每个通道在实时进行频率分析和使用内置的信号发生器的同时仍然可以达到102.4KHz的采样率。CoCo可以连接麦克风传感器、加速度传感器、位移传感器、速度传感器、转速计、张力器、温度、压力等传感器。

CoCo-90配备了额外的8个通道，因此总共具有16个输入通道，可以准确的测量动态和静态的信号。16个通道在进行频谱分析的时候可以实时的记录51.2KHz的原始信号。

CoCo-80/90系统有两个USB接口，100M以太网络接口，SD卡接口，频谱输入输出，5.7寸彩色液晶屏以及一副键盘。

CoCo有一个新的数据处理概念，即可编辑的数据分析（CSA）。CSA提供了目前独一无二的实时数据处理编辑流程包括滤波器和谱分析。数据可以利用EDM软件导入到PC段，EDM是一个强大的数据处理、管理和离线后分析工具，且提供了数据库工具，分析工具以及报表生成工具等。

无线路由

一个无线路由是接入无线网络的工具。但用户接入无线路由器，用户可以通过其网络服务商进入互联网。很多无线路由提供了GSM/GPRS 或者 CDMA为基础的四频接入能力。一个标准的路由提供了高速的无线数据通讯能力，且可以和EDM软件无缝的连接。无线路由也提供了丰富的接口,包括RS-232, USB和以太网口。本文的案例需要以太的数据传输能力。

内置的无线路由一般包含DHCP服务和防火墙。一般路由器可以设置3种网络连接方式：

总是连接（always-on）, 呼叫连接（wake-up on ring）, 或者命令拨号（dial-on demand）。总是连接（always-on）会自动建立数据传输机制，并且实时的记录整个过程。在特殊情况下连接中断后也能自动恢复。呼叫连接（wake-up on ring）模式一般只有在路由接收到一个呼叫之后才接入网络。基于安全保密等考虑，用户可以设定一个专用的呼叫ID。这种方式可以有效的节省无线路由上网的时间。最后一种是命令拨号（dial-on demand），无线路由只有在需要传输数据的时候才会连接入网。这种模式适合在很多网络终端共享网络资源的工作方式。

系统箱

典型的安装

变速箱上的传感器

安装在住轴承上的传感器

特制的软件功能

CoCo有很多动态信号分析功能都可以用作远程监控，包括长时间的记录、瞬间抓捕、触发、自功率谱、传递函数、倍频程分析、声级计和实时滤波器。一种新的可编辑信号分析技术（CSA），允许用户自己上传信号处理算法并且实时的运行。

除了上述提到的数据采集和处理等功能，在远程监控中，以下条目也是普遍需要具备的：.

• 可以使用定时器，外在触发信号以及远程的控制者来起始或者终止数据的记录。

• 远程登陆且看到实时的运行信息：比如输入的均方根，峰值等。

• 远程下载数据文件。

• 远程删除数据文件。

• 某些状态超标时发出报警。

• 报警信息自动通过邮件或者寻呼等发出。

• 带电源管理程序，有睡眠模式

• 可以从睡眠模式中醒来。

• 客户端软件可以同时连接多台CoCo并且查看信息。

• 远程可以控制系统重启，还原。

 

     一个远程监控的例子

典型的问题诊断

报警实例

一个远程监控系统必须具有重启功能。因为任何的计算机系统都可以由于意外的软件错误而挂起死机。虽然很少使用，这个功能在远程监控里是必须的。

两个软件途径对CoCo-80进行远程控制。一个是使用美国晶钻仪器发布的EDM软件（Engineering Data Management）。EDM软件是基于windows操作系统的PC端软件，其中一个特别的功能就是可以通过静态IP地址的认证方式去连接一台或者多台的CoCo-80。

第一个方法是利用网页技术。EDM可以不时的给特定地址的网页贴上数据。这种方法会可以让用户通过网页观看现场数据。

带宽限制

通常，无线数据传输比用本地局域网（LAN）慢很多。比如说一个10级的四频GPRS无线理论上可以到85 K bps的传输速度，但实际中的速率大概才是几分之一，远低于100M的以太局域网。软件也必须特别设计去适应这个低带宽的情况。比如说在通常的操作下，用户想看几个基本的测量状态，比如信号的最大，最小值，而不是信号的本身，只有在报警等特殊情况下，用户才会去下载数据进行分析。

利用CoCo做远程监控解决方案的优点

以前，这样一套远程监控系统都是基于PC架构的插卡式。但是基于PC的解决方案有不少的问题，PC在户外等地方的稳定性不够，功耗也太高。CoCo有集成的以太网接口，小巧轻便，专门为工业应用设计，更加的便携，功耗上是PC机的几分之一。

键盘和液晶屏方便用户在现场实时的看数据。在现场使用时，用户可以通过屏幕得到大量的信息，在远程监控模式下，液晶屏会被关闭，系统转入到节电模式。

所有的组件

总之，一个远程的监控系统必须由以下部件组成：

设备	描述
CoCo-80/90	CoCo 硬件, 2/4/8/16 通道
	CoCo 应用程序
	PC 端EDM 软件
电源	从发电机中接出，或者利用太阳能
夹具	带三脚架的不锈钢夹具
无线网络	无线路由
	GPRS天线
	网络服务
传感器	电力夹, 电压探针
	加速度, IEPE, 数据线, 安装附件

设备：

CoCo-80：

      

加速度传感器：

无线路由：

 

野外无线网络天线：

实时的数据趋势图：

EDM段显示

网页显示