一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统
专利汇可以提供一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种面向振动式 钢 包下渣检测的嵌入式 数据采集 系统，包括多点并行 信号 采集系统、信号预处理系统与实时数据分析系统；所述的多点并行信号采集系统，以钢包浇注机构及其 支撑 台架为考察对象，确定多个特征振动信号测量点，然后在每个测量点安装振动 传感器 ，全方位采集钢包浇注过程中产生的冲击振动信号，进行初步放大处理，最后以并行方式将信号输送至信号预处理系统；所述的信号预处理系统，能够接收多路传感器的实时振动信号，对其进行预处理操作后上传至实时数据分析系统；所述的实时数据分析系统，接收信号预处理系统上传的实时数据分组，按照数据传输协议格式约定进行拆分，提取钢流冲击振动信号并完成显示、存储与分析判断的功能。，下面是一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统专利的具体信息内容。
1.一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统，其特征在于：包括多点并行信号采集系统、信号预处理系统与实时数据分析系统；
所述的多点并行信号采集系统，以钢包浇注机构及其支撑台架为考察对象，确定多个特征振动信号测量点，然后在每个测量点安装振动传感器，全方位采集钢包浇注过程中产生的冲击振动信号，进行初步放大处理，最后以并行方式将信号输送至信号预处理系统；
所述的信号预处理系统，能够接收多路传感器的实时振动信号，对其进行预处理操作后上传至实时数据分析系统；其包括信号放大模块、模数转换模块、数字滤波模块、数据传输模块；
所述的信号放大模块对相对微弱的钢流冲击振动信号进行二次隔离放大，使其能够在连铸车间的强噪声环境中传输，且产生与其它测量数据相匹配的有用信号；
所述的模数转换模块完成所采集振动信号的模/数转换工作，可以根据不同的检测要求设置相应的物理采样频率；
所述的数字滤波模块过滤经过放大与模/数转换的振动信号含有的环境干扰成分，除掉尖峰冲击信号；
所述的数据传输模块将经过预处理的振动信号按照既定的数据传输协议格式打成数据分组或者数据文件，并通过数据传输协议上传至实时数据分析系统；
所述的实时数据分析系统，接收信号预处理系统上传的实时数据分组，按照数据传输协议格式约定进行拆分，提取钢流冲击振动信号并完成显示、存储与分析判断的功能；其包括数据显示模块、数据存储模块、状态识别模块；
所述的数据显示模块，负责实时数据图形的显示，可以根据不同要求查看时域、频域或者静态特征参数的当前变化趋势；
所述的数据存储模块，根据具体的配置参数存储一定长度的数据文件，组成面向钢包下渣物理过程检测的主题数据库，为后续的特征参数提取、算法学习等工作提供充足的数据支持，并具备历史数据的回放与离线分析的功能；
所述的状态识别模块，根据水流冲击振动基本特征，选用相应的信号识别算法得到当前的钢流浇注状态，并发出相应的报警提示信号。
2.根据权利要求1所述的一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统，其特征在于：所述振动信号测量点包括操作臂、钢包回转台、连铸机支撑台架、中间包与操作臂支撑杆；
所述的操作臂测量点是通过无机粘合剂将振动传感器固定在操作臂远离钢流的一端，其采集与之相连的水口保护套管的钢流冲击振动信号；
所述的钢包回转台测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在回转台的一端，其采集在钢包浇注过程中，回转台在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的连铸机支撑台架测量点是通过打桩方式将振动传感器固定在连铸机工作平台的边缘位置，其采集连铸机支撑钢构在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的中间包测量点是通过无机粘合剂将振动传感器固定在中间包耐火层外缘，其采集由中间包水口开度变化而引起的中间包液位振荡所产生的冲击振动信号；
所述的操作臂支撑杆测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在操作臂支撑杆中间部位，其采集与之相连的操作臂所传递的钢流冲击振动与连铸机平台产生的环境振动的耦合信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统，其特征在于：所述的数据传输协议格式，包括首部与数据信息正文两部分；所述首部包括编号、时间戳、检验和、正文长度、采集通道、采样信息、停止标志、重传标志、预留字段；所述数据信息正文部分为所传输的实时水流冲击振动信号，其长度由首部的正文长度属性值确定；
所述的编号在首部中占用4个字节，用以存储当天所采集信号数据分组的序列号；
所述的时间戳在首部中占用8个字节，用以记录该数据分组的开始采样时间；所述的时间信息包含：年、月、日、时、分、秒；
所述的检验和在首部中占用4个字节，用以存储该数据分组的校验结果；所述的检验和计算方法是对数据分组首部进行反码算术求和运算，然后逐位进行比较，若发现错误，则丢弃该数据分组；
所述的正文长度在首部中占用4个字节，用以存储当前数据分组的数据总容量信息；
所述的采集通道在首部中占用4个字节，用以存储当前的数据采集通道，标识数据分组的数据信息来源；
所述的采样信息在首部中占用8个字节，用以存储当前数据采集的基本参数，所述基本参数包括：采样频率、采样点数、保持时间与覆盖频率；
所述的停止标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的位置信息，若停止标志的赋值为0，说明此次数据采集过程未结束，实时数据分析系统将继续接收后续数据分组，若停止标志的赋值为1，说明此次数据采集过程结束，实时数据分析系统将停止接收数据分组；
所述的重传标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的确认信息，若重传标志的赋值为0，说明此数据分组校验结果无误，实时数据分析系统将接收该数据分组，若重传标志的赋值为1，说明此数据分组校验结果存在错误，实时数据分析系统将丢弃该数据分组，要求重新发送该数据分组的副本；
所述的预留字段在首部中占用6个字节，用以存储当前数据分组的特殊要求信息与紧急特征参数。
4.根据权利要求3所述的一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统，其特征在于：所述的信号预处理系统与实时数据分析系统均采用嵌入式系统技术，采用上、下位机双CPU结构，所述基于数字信号处理器的下位机实时数据采集卡完成信号预处理系统的功能任务，所述基于先进精简指令机的上位机系统控制卡完成实时数据分析系统的功能任务。
一种面向振动式钢包下渣检测的嵌入式数据采集系统
技术领域
背景技术
发明内容
所述的多点并行信号采集系统，以钢包浇注机构及其支撑台架为考察对象，确定多个特征振动信号测量点，然后在每个测量点安装振动传感器，全方位采集钢包浇注过程中产生的冲击振动信号，进行初步放大处理，最后以并行方式将信号输送至信号预处理系统；
所述的信号预处理系统，能够接收多路传感器的实时振动信号，对其进行预处理操作后上传至实时数据分析系统；其包括信号放大模块、模数转换模块、数字滤波模块、数据传输模块；
所述的信号放大模块对相对微弱的钢流冲击振动信号进行二次隔离放大，使其能够在连铸车间的强噪声环境中传输，且产生与其它测量数据相匹配的有用信号；
所述的模数转换模块完成所采集振动信号的模/数转换工作，可以根据不同的检测要求设置相应的物理采样频率；
所述的数字滤波模块过滤经过放大与模/数转换的振动信号含有的环境干扰成分，除掉尖峰冲击信号；
所述的数据传输模块将经过预处理的振动信号按照既定的数据传输协议格式打成数据分组或者数据文件，并通过数据传输协议上传至实时数据分析系统；
所述的实时数据分析系统，接收信号预处理系统上传的实时数据分组，按照数据传输协议格式约定进行拆分，提取钢流冲击振动信号并完成显示、存储与分析判断的功能；其包括数据显示模块、数据存储模块、状态识别模块；
所述的数据显示模块，负责实时数据图形的显示，可以根据不同要求查看时域、频域或者静态特征参数的当前变化趋势；
所述的数据存储模块，根据具体的配置参数存储一定长度的数据文件，组成面向钢包下渣物理过程检测的主题数据库，为后续的特征参数提取、算法学习等工作提供充足的数据支持，并具备历史数据的回放与离线分析的功能；
所述的状态识别模块，根据水流冲击振动基本特征，选用相应的信号识别算法得到当前的钢流浇注状态，并发出相应的报警提示信号。
所述的钢包回转台测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在回转台的一端，其采集在钢包浇注过程中，回转台在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的连铸机支撑台架测量点是通过打桩方式将振动传感器固定在连铸机工作平台的边缘位置，其采集连铸机支撑钢构在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的中间包测量点是通过无机粘合剂将振动传感器固定在中间包耐火层外缘，其采集由中间包水口开度变化而引起的中间包液位振荡所产生的冲击振动信号；
所述的操作臂支撑杆测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在操作臂支撑杆中间部位，其采集与之相连的操作臂所传递的钢流冲击振动与连铸机平台产生的环境振动的耦合信号。
所述的时间戳在首部中占用8个字节，用以记录该数据分组的开始采样时间；所述的时间信息包含：年、月、日、时、分、秒；
所述的检验和在首部中占用4个字节，用以存储该数据分组的校验结果；所述的检验和计算方法是对数据分组首部进行反码算术求和运算，然后逐位进行比较，若发现错误，则丢弃该数据分组；
所述的正文长度在首部中占用4个字节，用以存储当前数据分组的数据总容量信息；
所述的采集通道在首部中占用4个字节，用以存储当前的数据采集通道，标识数据分组的数据信息来源；
所述的采样信息在首部中占用8个字节，用以存储当前数据采集的基本参数，所述基本参数包括：采样频率、采样点数、保持时间与覆盖频率；
所述的停止标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的位置信息，若停止标志的赋值为0，说明此次数据采集过程未结束，实时数据分析系统将继续接收后续数据分组，若停止标志的赋值为1，说明此次数据采集过程结束，实时数据分析系统将停止接收数据分组；
所述的重传标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的确认信息，若重传标志的赋值为0，说明此数据分组校验结果无误，实时数据分析系统将接收该数据分组，若重传标志的赋值为1，说明此数据分组校验结果存在错误，实时数据分析系统将丢弃该数据分组，要求重新发送该数据分组的副本；
所述的预留字段在首部中占用6个字节，用以存储当前数据分组的特殊要求信息与紧急特征参数。
所述的多点并行信号采集系统1，以钢包浇注机构及其支撑台架为考察对象，确定多个特征振动信号测量点，然后在每个测量点安装振动传感器，全方位采集钢包浇注过程中产生的冲击振动信号，进行初步放大处理，最后以并行方式将信号输送至信号预处理系统2；
所述的信号预处理系统2，能够接收多路传感器的实时振动信号，对其进行预处理操作后上传至实时数据分析系统3；其包括信号放大模块(Signal Amplifier Module， SAM)21、模数转换模块(A/D Transfer Module， ATM)22、数字滤波模块(Digital Filter Module，DFM)23、数据传输模块(Data Upload Module， DUM)24；
所述的信号放大模块21对相对微弱的钢流冲击振动信号进行二次隔离放大，使其能够在连铸车间的强噪声环境中传输，且产生与其它测量数据相匹配的有用信号；
所述的模数转换模块22完成所采集振动信号的模/数转换工作，可以根据不同的检测要求设置相应的物理采样频率；
所述的数字滤波模块23过滤经过放大与模/数转换的振动信号含有的环境干扰成分，除掉尖峰冲击信号；
所述的数据传输模块24将经过预处理的振动信号按照既定的数据传输协议格式打成数据分组或者数据文件，并通过数据传输协议上传至实时数据分析系统；
所述的实时数据分析系统3，接收信号预处理系统2上传的实时数据分组，按照数据传输协议格式约定进行拆分，提取钢流冲击振动信号并完成显示、存储与分析判断的功能；其包括数据显示模块(Data Display Module，DDM)31、数据存储模块(Data Storage Module， DSM)32、状态识别模块(Status Recognition Module， SRM)33；
所述的数据显示模块31，负责实时数据图形的显示，可以根据不同要求查看时域、频域或者静态特征参数的当前变化趋势；
所述的数据存储模块32，根据具体的配置参数存储一定长度的数据文件，组成面向钢包下渣物理过程检测的主题数据库，为后续的特征参数提取、算法学习等工作提供充足的数据支持，并具备历史数据的回放与离线分析的功能；
所述的状态识别模块33，根据水流冲击振动基本特征，选用相应的信号识别算法得到当前的钢流浇注状态，并发出相应的报警提示信号。
所述的操作臂11测量点是通过无机粘合剂将振动传感器固定在操作臂远离钢流的一端，其采集与之相连的水口保护套管的钢流冲击振动信号；
所述的钢包回转台12测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在回转台的一端，其采集在钢包浇注过程中，回转台在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的连铸机支撑台架13测量点是通过打桩方式将振动传感器固定在连铸机工作平台的边缘位置，其采集连铸机支撑钢构在外界激励作用下产生的冲击振动信号；
所述的中间包14测量点是通过无机粘合剂将振动传感器固定在中间包耐火层外缘，其采集由中间包水口开度变化而引起的中间包液位振荡所产生的冲击振动信号；
所述的操作臂支撑杆15测量点是通过磁性套座将振动传感器固定在操作臂支撑杆中间部位，其采集与之相连的操作臂所传递的钢流冲击振动与连铸机平台产生的环境振动的耦合信号。
所述的时间戳在首部中占用8个字节，用以记录该数据分组的开始采样时间；所述的时间信息包含：年、月、日、时、分、秒；
所述的检验和在首部中占用4个字节，用以存储该数据分组的校验结果；所述的检验和计算方法是对数据分组首部进行反码算术求和运算，然后逐位进行比较，若发现错误，则丢弃该数据分组；
所述的正文长度在首部中占用4个字节，用以存储当前数据分组的数据总容量信息；
所述的采集通道在首部中占用4个字节，用以存储当前的数据采集通道，标识数据分组的数据信息来源；
所述的采样信息在首部中占用8个字节，用以存储当前数据采集的基本参数，所述基本参数包括：采样频率、采样点数、保持时间与覆盖频率；
所述的停止标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的位置信息，若停止标志的赋值为0，说明此次数据采集过程未结束，实时数据分析系统将继续接收后续数据分组，若停止标志的赋值为1，说明此次数据采集过程结束，实时数据分析系统将停止接收数据分组；
所述的重传标志在首部中占用1个字节，用以存储当前数据分组的确认信息，若重传标志的赋值为0，说明此数据分组校验结果无误，实时数据分析系统将接收该数据分组，若重传标志的赋值为1，说明此数据分组校验结果存在错误，实时数据分析系统将丢弃该数据分组，要求重新发送该数据分组的副本；
所述的预留字段在首部中占用6个字节，用以存储当前数据分组的特殊要求信息与紧急特征参数。
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