一种手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置
技术领域
本实用新型涉及液压系统状态监测技术领域，具体而言，尤其涉及一种手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置。
背景技术
船舶有种类众多的液压设备，监测液压设备工作时的管路压力和温度，能够间接获得设备的运行状况，并且通过分析比较不同时间段内的管路的液压和温度变化情况，有助于故障预警和分析。
船舶液压系统普便采用在管路不同位置安装压力表的方式，用以测量当前管路的压力情况。对于油液温度，则仅在油箱中安装温度计。目前，还未有可以手持式采集和智能化处理各管路压力和温度数据并据此进行故障诊断的装置。
目前市场上商品化的无纸记录仪可以记录多种数据，如温度、压力、流量、液位、电压、电流、湿度、频率、振动、转速等，但该装置仅具有数据采集、显示和存储功能，缺少液压专业化的数据处理功能。
专利文献CN 206132112 U提到了一种风电液压系统状态监测系统。它通过本地PLC系统处理压力数据，但PLC系统占用较大的空间，价格较高。它需要GPRS发射模块把本地压力数据传输给远程服务器，即通过无线进行传输，相比有线传输存在数据丢失和延迟的问题，不能及时、准确的反映液压系统状态。另外，它使用的远程服务器也仅仅只有压力阈值报警的功能，缺少多参数融合的专业化数据处理功能，从而无法更为准确的判定系统工作性能的发展趋势。
实用新型内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置。本实用新型采用小体积的串口屏、单片机和TF存储卡，大大缩小了装置的整体体积，降低了成本，能够实现可携带。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，包括：串口屏、TF存储卡、压力传感器、温度传感器、单片机、外保护壳以及数据处理单元；
所述单片机包括模数转换电路和串口通讯电路；
所述压力和温度传感器通过模数转换电路电性连接单片机；
所述单片机通过串口通讯电路连接串口屏；
所述串口屏电性连接TF存储卡；
所述数据处理单元运行于串口屏上；
所述串口屏包含在外保护壳内部。
进一步地，所述数据处理单元包括有线连接的数据采集模块、数据库、数据显示及监测模块、数据分析对比模块以及图纸载入模块。
进一步地，所述数据采集模块用于实现手动采集和定时采集；
所述手动采集即数据采集模块可在任意期望的时间向数据库中写入任意期望数量的数据；
所述定时采集即数据采集模块在进行信号采集的同时，实时向数据库中写入5分钟时间内的所有数据，随后停止写入。
进一步地，所述数据库保存在一张与所述串口屏电连接的TF存储卡中，通过所述串口屏写入数据。
进一步地，所述数据显示及监测模块用于调用数据库中任何一段时间的数据，并将其以曲线和数字两种方式显示在所述串口屏上，当变化率超过设定的标准范围后，数据对应的数字将由黑色变成红色，同时发出报警声。
进一步地，所述数据分析对比模块用于将数据库中两组不同时间段内的数据以曲线和数字两种形式显示在所述串口屏上，每种形式分别以上下对照的方式进行比较，超出变化率设定范围的数据对应显示在串口屏上的数字会由黑色变成红色；拖动时间轴滑块可以查看不同时刻的两组数据的分析对比。
进一步地，所述图纸载入模块用于向数据库中添加液压设备的图纸图片。
较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型提供的手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，采用小体积的串口屏、单片机电路和TF存储卡，大大缩小了装置的整体体积，降低了成本，并使可携带成为可能。
2、本实用新型提供的手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，其数据采集模块可以实现手动采集和定时采集，船舶上液压设备启动后，需一段时间达到稳定工作状态，手动采集可以避免装置采集到设备尚未稳定运行前的无意义的液压数据，而定时采集则提供了一种在船舶液压设备稳定运行时的一键式操作。
3、本实用新型提供的手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，其数据显示及监测模块除了将数据以曲线和数字两种方式显示在串口屏上，同时还对每个数据进行检查，将不在设定范围内的数据对应的显示在串口屏上的数字由黑色变成红色，同时发出报警声，以便在事故发生前及时停止设备的运行。
4、本实用新型提供的手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，其数据分析对比模块能够将数据库中两组不同时间段内的数据以曲线和数字两种形式显示在串口屏上，每种形式分别以上下对照的方式进行比较，超出设定范围的数据对应显示在串口屏上的数字会由黑色变成红色；拖动时间轴滑块可以查看不同时刻的两组数据的分析对比。将设备异常时的液压数据与设备正常时的液压数据相比较，有利于分析设备异常的原因，还原事故现场。
5、本实用新型提供的手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，其图纸载入模块能够向数据库中添加液压设备的图纸图片，工程师可随时从数据库中调取图纸以便参照图纸实施检修等工作。
基于上述理由本实用新型可在液压系统状态监测等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型装置结构示意图。
图2为本实用新型装置数据处理单元结构示意图。
图3为本实用新型实施例提供的由电阻组成的、将模拟信号分压的电路图。
图1中：1、串口屏；2、TF存储卡；3、压力传感器；4、单片机；5、外保护壳；6、电池；7、温度传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
如图1所示，本实用新型提供了一种手持式船舶液压系统状态监测及故障分析装置，包括：串口屏1、TF存储卡2、压力传感器3、单片机4、外保护壳5、电池6、温度传感器7以及数据处理单元；单片机4包括模数转换电路和串口通讯电路；压力传感器3和温度传感器7通过模数转换电路电性连接单片机4；单片机4通过串口通讯电路连接串口屏1；串口屏1电性连接TF存储卡2；数据处理单元运行于串口屏1上；串口屏1包含在外保护壳5内部。
如图2所示，数据处理单元包括有线连接的数据采集模块、数据库、数据显示及监测模块、数据分析对比模块以及图纸载入模块。数据库保存在一张与串口屏1电连接的TF存储卡2中，由串口屏1的操作系统写入数据。将TF存储卡2插入读卡器中连接上电脑，电脑中的液压图纸图片也可拷入TF存储卡2中。图纸载入模块通过串口屏1的操作系统可从TF存储卡2中读取液压图纸图片并显示在串口屏1的液晶屏上。
数据采集模块用于实现手动采集和定时采集；手动采集即数据采集模块可在任意期望的时间向数据库中写入任意期望数量的数据；定时采集即数据采集模块在进行信号采集的同时，实时向数据库中写入5分钟时间内的所有数据，随后停止写入。通过控制向数据库写入数据的开始时刻和结束时刻可实现数据采集模块的手动采集模式和定时采集模式。
数据显示及监测模块以组态的形式按照面向对象的思想通过所述串口屏的操作系统进行构造，用于调用数据库中任何一段时间的数据，并将其以曲线和数字两种方式显示在串口屏1上，当变化率超过设定的标准范围后，数据对应的数字将由黑色变成红色，同时发出报警声。
数据分析对比模块用于将数据库中两组不同时间段内的数据以曲线和数字两种形式显示在串口屏1上，每种形式分别以上下对照的方式进行比较，超出变化率设定范围的数据对应显示在串口屏1上的数字会由黑色变成红色；拖动时间轴滑块可以查看不同时刻的两组数据的分析对比。
进一步地作为本实用新型优选的实施方式，串口屏1采用深圳市陶晶驰电子有限公司的具有人机交互界面的TJC1060X570_011，同时具备接收和处理数据的功能。
进一步地作为本实用新型优选的实施方式，单片机4采用的芯片型号为STM32F103ZET6，其带有模数转换电路和串口通信电路。STM32F103ZET6芯片管脚上连接有晶振；与串口屏1进行全双工串口通信，波特率为115200。
进一步地作为本实用新型优选的实施方式，压力传感器输入信号的范围为0～40MPa，输出信号的范围为0～10V模拟电压。本实施例中，如图3所示，将节点A1～A9分别连接至9个压力传感器的输出端的正极；GND为压力传感器3输出端的负极；节点ADC1～ADC9分别连接至单片机4的9个ADC输入引脚；R8～R28为分压电阻。电阻R8和电阻R16在同一列，作为一组分压电阻。电阻R8阻值为20K欧姆，电阻R16阻值为10K欧姆，故节点ADC1的电压约为节点A1的电压的三分之一，将压力传感器3的范围为0～10V的输出信号转换为0～3.3V的模拟信号，以便单片机4的模数转换电路处理。其余8列的分压电阻组的原理与分压电阻组电阻R8和电阻R16相同。故在此处不做赘述。
进一步地作为本实用新型优选的实施方式，温度传感器选用一组热敏电阻，通过温度变化与阻值变化的关系，来检测系统的温度。温度传感器将船舶上各液压系统的范围为-30～120℃的温度值转换为0～3.3V模拟电压，之后单片机4内置的模数转换电路将0～3.3V模拟电压转换为0～4096的数字量，并实时将转换得到的数字量换算为真实的温度值(单位℃)显示在串口屏1上并保存在TF存储卡2中。
综上所述，本实用新型装置的工作原理如下：
压力传感器3将船舶上各液压设备的0～40MPa液压值转换为0～10V模拟电压，如图3所示的由电阻组成的、将模拟信号分压的电路将0～10V模拟电压转换为0～3.3V模拟电压，温度传感器7将船舶上各液压系统的范围为-30～120℃的温度值转换为0～3.3V模拟电压，之后单片机4内置的模数转换电路将0～3.3V模拟电压转换为0～4096的数字量，并实时将转换得到的数字量换算为真实的液压值(单位MPa)和温度值(单位℃)显示在串口屏1上并保存在TF存储卡2中。当压力变化率或温度变化率超出一定的标准值后，装置将发出报警声。运行在串口屏1上的数据处理单元构建出人机交互界面，工程师可以随时调用TF存储卡2中以往的任何一组数据，将其重新显示在串口屏1或将两组数据同时显示在串口屏1上以供比较分析。TF卡存储2的数据也可以以文本文档的形式导出，供工程师在电脑上分析。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
