一種機械故障監測系統及方法技術方案

本發明專利技術屬于監測技術領域，提供一種機械故障監測系統及方法，所述系統包括：多個傳感器，用于對機械設備進行探測以獲得多路運行參數；與所述多個傳感器連接的GPU調理模塊，用于對所述多路運行參數進行調理；與所述GPU調理模塊連接的GPU采集模塊，用于將所述調理后的多路運行參數轉換為數字信號，獲得多路數字信號；與所述GPU調理模塊連接的GPU編碼模塊，用于對所述多路數字信號進行編碼；與所述GPU編碼模塊連接的處理器，用于通過GPU監測軟件，并行處理編碼后的多路數字信號，從而實現了將通用計算圖像處理器GPGPU應用于機械故障監測系統，實現了在當前窗口對多路運行參數的同步分析和處理，以及實現了機械故障監測系統的微型化，提高了故障監測的速率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于監測
，尤其涉及。
技術介紹
隨著診斷監測技術的發展，市面上出現了很多對機器設備運行情況進行監測的設 備，如振動分析儀、噪聲分析儀等。該些監測儀器一般由采集設備、傳感器、處理模塊及軟件 構成，主要分為H種類型。 第一種類型為手持的的基本測量設備。通過一個或兩個傳感器，結合基本的調理 電路，使用基本的模數轉換器W及微處理器來進行簡單的輸出顯示。 第二種類型為基于ARM或者x86處理器嵌入式系統設計的便攜儀器。相對于第一 種類型的儀器，其數據處理能力較強，能夠進行運算量較大的算法分析，如快速傅里葉變換 算法FFT。然而每次運算時，只能在當前窗口實現一種復雜算法，多種算法是通過串行來實 現的，不能進行多個通道同步分析、多種復雜算法同步處理，因此不能在同一時刻對機械進 行多種故障監測W及分析。 第H種類型為基于高性能服務器（一般為SMP多處理器結構）構建的監測系統， 該種系統擁有數十個x86處理核也，性能很強，因此能同時處理多個通道及多種算法，但整 套設備體積大，功耗很高，一般用于在線系統，放置于監控室內。但是在線系統工程實施比 較復雜，成本較高，一般只針對長期運行的重大設備設立，不能快速應用于尚未布置監測線 路和環境惡劣的場合，適用性不強。 GPGPU全稱GeneralPu巧oseGPU,即通用計算圖形處理器，主要應用于圖像撞染、 生物工程等方面。雖然現在也有對CPU-GPU合作計算方法的研究，但只是一些主要針對協 作模式的基本設想，并沒有針對機械故障診斷領域的研究應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于GPGPU的多通道機械故障監測系統及方法，W實 現在機械故障監測系統中結合應用CPU和GPGPU運算，實現在當前窗口對多路運行參數的 同步分析和處理，W及縮小所述機械故障監測系統的體積、提高所述機械故障監測系統的 適用性。 本專利技術是該樣實現的，一種機械故障監測系統，所述系統包括： 多個傳感器，用于分別探測機械設備的運行參數，W獲得多路運行參數，并將所述 多路運行參數發送到GPU調理模塊； 與所述多個傳感器連接的GPU調理模塊，用于接收傳感器所發送的多路運行參 數，對所述多路運行參數進行調理，并將調理后的多路運行參數發送到GPU采集模塊； 與所述GPU調理模塊連接的GPU采集模塊，用于接收GPU調理模塊發送的調理后 的多路運行參數，將所述調理后的多路運行參數中的每一路調理后的運行參數轉換為數字 信號，獲得多路數字信號，并將所述多路數字信號發送到GPU編碼模塊； 與所述GPU調理模塊連接的GPU編碼模塊，用于接收GPU編碼模塊發送的多路數 字信號，對所述多路數字信號中的每一路數字信號進行編碼，并將編碼后的多路數字信號 發送到處理器； 與所述GPU編碼模塊連接的處理器，用于通過GPGPU運算，并行處理所述編碼后的 多路數字信號。 進一步地，所述多個傳感器包括轉速傳感器、噪聲傳感器、位移傳感器W及加速度 傳感器。 進一步地，所述GPU調理模塊采用PCI-E接口，W實現將調理后的多路運行參數快 速地發送到GPU采集模塊。 進一步地，所述系統還包括同步授時模塊，所述同步授時模塊包含一納米級別的 計時器； 所述同步授時模塊通過所述納米級別的計時器向GPU采集模塊統一授時，W使得 所述GPU采集模塊能夠同步采集GPU調理模塊發送的調理后的多路運行參數；W及向所述 GPU編碼模塊進行授時。 進一步地，所述處理器為一包含GPU監測軟件的微型x86異構系統，所述處理器具 體用于： 接收GPU編碼模塊發送的編碼后的多路數字信號，開辟32通道X15個窗口數據 序列的存儲空間，采用預設的算法對所述編碼后的多路數字信號進行同步運算處理，并將 運算結果輸出至所述存儲空間； 通過CPU運算，從所述存儲空間中調用同時刻的運算結果，并顯示所述運算結果， W完成人機交互、硬件鏈接、數據庫操作W及數據回放。 進一步地，所述預設的算法包括快速傅里葉變換FFT、瀑布圖、軸也軌跡、倍頻程分 析、分頻段分析、時域分析； 其中，所述快速傅里葉變換算法FFT包括十種窗口。 進一步地，所述GPU編碼模塊與所述處理器之間通過PCI-E接口傳輸數據，W提高 數據的傳輸速率。 本專利技術的第二方面，提供了一種機械故障監測方法，所述方法應用于由多個傳感 器、GPU調理模塊、GPU采集模塊、GPU編碼模塊W及處理器組成的機械故障監測系統，所述 方法包括： 通過傳感器探測機械設備的運行參數，W獲得多路運行參數，并將所多路運行參 數發送到GPU調理模塊； 所述GPU調理模塊接收到傳感器所發送的多路運行參數后，對所述多路運行參數 進行調理，并將調理后的多路運行參數發送到GPU采集模塊； 所述GPU采集模塊接收GPU調理模塊發送的調理后的多路運行參數，將所述調理 后的多路運行參數中的每一路調理后的運行參數轉換為數字信號，獲得多路數字信號，并 將所述多路數字信號發送到GPU編碼模塊； 所述GPU編碼模塊接收GPU編碼模塊發送的多路數字信號，對所述多路數字信號 中的每一路數字信號進行編碼，并將編碼后的多路數字信號發送到處理器； 所述處理器通過GPGPU運算，并行處理所述編碼后的多路數字信號。 進一步地，所述系統還包括同步授時模塊，所述方法還包括： 所述同步授時模塊通過納米級別的計時器向GPU采集模塊統一授時，W使得所述 GPU采集模塊能夠同步采集GPU調理模塊發送的調理后的多路運行參數。 進一步地，所述處理器為一包含GPU監測軟件的微型x86異構系統；所述處理器通 過GPU監測軟件，并行處理所述編碼后的多路數字信號具體為： 接收GPU編碼模塊發送的編碼后的多路數字信號，開辟32通道X15個窗口數據 序列的存儲空間，采用預設的算法對所述編碼后的多路數字信號進行同步運算處理，并將 運算結果輸出至所述存儲空間； 通過CPU運算，從所述存儲空間中調用同時刻的運算結果，并顯示所述運算結果， W完成人機交互、硬件鏈接、數據庫操作W及數據回放。與現有技術相比，本專利技術將GPGPU技術運用到機械故障監測領域，通過設置多個 傳感器，由所述多個傳感器對機械設備進行探測W獲得多路運行參數，并由GPU調理模塊 對傳感器所探測到的多路運行參數進行調理，然后由GPU采集模塊將所述調理后的多路運 行參數中的每一路調理后的運行參數轉換為數字信號，獲得多路數字信號；GPU編碼模塊 再對所述多路數字信號中的每一路數字信號進行編碼，最后由所述處理器通過GPGPU監測 軟件，并行處理所述編碼后的多路數字信號，從而實現了CPU和GPGPU運算的結合，使得機 械故障監測系統擺脫了對CPU處理能力的依賴，實現了機械故障監測系統的微型化；進一 步地，本專利技術中增加的GPU調理模塊頻率帶寬大，能夠大大地提高數據傳輸的速度；所述 GPGPU能夠同時并行運行多種算法，從而實現了在當前窗口對多路運行參數的同步分析和 處理?！靖綀D說明】 圖1是本專利技術實施例一提供的機械故障監測系統的組成結構； 圖2是本專利技術實施例二提供的機械故障監測系統的組成結構； 圖3是本專利技術實施例H提供的機械故障監測方法的實現流程圖?！揪唧w實施方式】 為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械故障監測系統，其特征在于，所述系統包括：多個傳感器，用于分別探測機械設備的運行參數，以獲得多路運行參數，并將所述多路運行參數發送到圖像處理器GPU調理模塊；與所述多個傳感器連接的GPU調理模塊，用于接收傳感器所發送的多路運行參數，對所述多路運行參數進行調理，并將調理后的多路運行參數發送到GPU采集模塊；與所述GPU調理模塊連接的GPU采集模塊，用于接收GPU調理模塊發送的調理后的多路運行參數，將所述調理后的多路運行參數中的每一路調理后的運行參數轉換為數字信號，獲得多路數字信號，并將所述多路數字信號發送到GPU編碼模塊；與所述GPU調理模塊連接的GPU編碼模塊，用于接收GPU編碼模塊發送的多路數字信號，對所述多路數字信號中的每一路數字信號進行編碼，并將編碼后的多路數字信號發送到處理器；與所述GPU編碼模塊連接的處理器，用于通過GPU監測軟件，并行處理所述編碼后的多路數字信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬天悅，曾佳，盧汀，肖虎，林少明，
申請(專利權)人：深圳市亞泰光電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44