轴流式风机工作采集数据系统设计研究
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摘要：本文在以通风机工作及采集数据原理为基础，结合数据矢量拟合软件，深入优化采集方法。在分析了传统矿用主要通风机在测试风量数据时存在的如布线困难、数据处理不及时等问题的基础上，提出应用GPRS技术来解决这些问题的实现方法。详细介绍了GPRS应用于该系统的设计与实现方法，并对系统软硬件设计做了详尽描述。
关键词：轴流式风机 采集数据 系统设计
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）03-0000-00
Abstract：In this paper， based on the principle of working and collecting data， combined with the data vector fitting software， the collection method is optimized. Based on the analysis of the problems existing in the testing of air flow data， such as wiring difficulty， data processing， and so on， the traditional mine main fan is put forward to solve these problems by using GPRS technology. This paper introduces the design and implementation method of GPRS in detail， and describes the software and hardware design of the system.
Key words：Axial flow fan；Data acquisition；system design
在数据的实际采集过程中，监测点的选取和监测数据的采集都是一项较为复杂和繁重的工作，而且还很有可能出现错误，特别是对于那些具有多重和倾斜坐标的曲线，数据监测及曲线绘制都较为复杂。此外，风机特性曲线绘制都是先手工然后再进行电脑绘制，也就是首先要进行人工数据整理及绘制曲线图，然后再将这些数据和曲线用专业的绘图软件或者Excel描图，绘图的准确性受到监测点选择位置、数量等多方面影响。
针对以上风机风量参数测试中传统仪器测量存在的诸多缺陷，本系统将从数据传输方式、系统构成上进行相应的改进。首先，将有线传输改为无线传输，GPRS模块由于具有永远在线、自由切换、传输速率高、计费灵活便宜等优点而有着极为广泛的应用。其次，对于系统整体结构而言，改变以往单一仪器工作的方式，将测得的风速数据通过无线传输技术送到远程中心计算机当中，从而构成一个测试系统，这样既可以对采集的数据进行相应的分析处理操作，又可以永久保存，随时调取打印，还能通过互联网能实现资源共享。
1 系统设计
系统主要包括现场部分、公共网络部分和远程测试中心三部分，且具有三层网络结构。现场部分主要由风速传感器、数据采集板、GPRS无线传输板组成。数据采集板通过不断唤醒风速传感器测量风速数据，并在数据采集板中的控制部件单片机进行处理、存储。当数据的发送时间到时，数据采集板就立即通过标准串行口电路将数据送到GPRS无线传输板上，经过对数据的打包、封装发送到中国移动的GPRS网络及Internet网络上，最终将采集到的风速数据以无线传输方式发送到远程测试中心计算机上，从而完成数据的永久保存、打印输出，并可通过局域网实现共享。
2 系统硬件设计
2.1 数据采集板片选及硬件
数据采集板选用的风速传感器是采用三杯式光电风速传感器，当风吹动三杯时，带动光码盘旋转利用发射管和接收管光电作用使之产生与风速相对应的电脉冲信号。将获得的电脉冲信号经过放大，整形送数据采集板中的多路接口电路，进行风速的采样，然后由单片机按一定的时间进行循环扫描，得到各路风速值，从而完成数据采集板的风速数据采集工作，并将采集到的风速值通过标准的串口电路模块送到GPRS无线数传板中。
（1）单片机控制模块：在数据采集板中选用AVR系列的ATmega128L-8AU单片机作为数据采集板的控制核心部件。（2）风速传感器及数据信号转化模块：本系统选用三杯式风速传感器，使用环境在-20oC～50 oC。该风速传感器探头引线桔黄色“+”为+5V电源，蓝为“-”为接地和灰“信号”为产生脉冲信号端。风速传感器产生10个脉冲对应风速为1.0m/s。（3）串口通信模块：在系统串口通信模块中，串行口采用9芯标准RS-232C接口，所用到的引脚为2号接收数据RXD端和3号发送数据TXD端。由于RS-232C的电平与TTL电平不兼容，在单片机的串口和单片机接口之间加入了电平转换芯片MAX232。（4）电源模块：电源模块采用AC-DC，可以外接220V电源，该电源模块将220V电源转换为系统所需的+12V和+5V电源。
2.2 GPRS无线传输板片选及硬件
（1）单片机控制模块：单片机控制模块仍然采用AVR系列的ATmega128L-8AU单片机作为GPRS无线传输板的控制核心部分。其完成的功能有两种：第一，是将数据采集板上采集到的风速数据进行处理；第二，对GPRS无线传输板进行参数初始化。（2）GPRS模块：基于提供一种简便实用的GPRS通讯解决方案的需求，本系统选取SIMCOM公司生产的SIM300无线传输模块。它内嵌了TCP/IP协议栈，并简化了接口设计，屏蔽了GPRS 模块的复杂接口方式和接口协议栈，取而代之的是通用的232接口和简单的AT 命令交互界面。采用3.4V-4.5V电压供电，具有短消息服务、语音通话、数据传真等功能。
3 结语
本系统集数据采集技术、GPRS无线通信技术、数据库技术于一体，实现矿用主要通风机风量测试数据的采集、无线传输等功能。
参考文献
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收稿日期：2016-01-15
作者简介：郑小朋（1983―），男，河北唐山人，本科，工程师，研究方向：汽轮机发动机、锅炉、鼓风机方面的PLC控制。
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