船舶輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行工況為短時(shí)大功率、連續(xù)啟停或連續(xù)高速運(yùn)行等，變工況和輔機(jī)設(shè)備所處的復(fù)雜工作環(huán)境共同加快了設(shè)備磨損，且自身產(chǎn)生并疊加船體振動(dòng)，易導(dǎo)致設(shè)備故障。如不及時(shí)排除隱患，將造成輔機(jī)設(shè)備不可逆的損壞，增加設(shè)備額外的維修費(fèi)用。
1、系統(tǒng)功能要求
為滿足未來船舶的發(fā)展需求，結(jié)合中國船級社《智能船舶規(guī)范》（2020），設(shè)計(jì)了振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對輔機(jī)振動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)存儲進(jìn)數(shù)據(jù)庫，以解決傳統(tǒng)檢測方式耗時(shí)且無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障的問題。具體功能包括:
（1）實(shí)時(shí)振動(dòng)數(shù)據(jù)查詢: 對于所有被監(jiān)測的輔機(jī)設(shè)備，能夠在上位機(jī)端實(shí)時(shí)顯示其振動(dòng)頻譜與振動(dòng)烈度評級。
（2）振動(dòng)異常報(bào)警: 當(dāng)輔機(jī)設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)異常情況，提示報(bào)警，并存儲報(bào)警信息。
（3）歷史數(shù)據(jù)查詢: 能夠查詢特定時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)。
（4）手動(dòng)存儲: 針對特定振動(dòng)狀況能夠手動(dòng)存儲當(dāng)前的振動(dòng)數(shù)據(jù)。
（5）定時(shí)存儲: 能夠定時(shí)存儲所有監(jiān)測輔機(jī)設(shè)備的振動(dòng)數(shù)據(jù)。
2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由振動(dòng)傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和上位機(jī)3個(gè)部分組成。振動(dòng)傳感器模塊包括加速度傳感器、主控單元和通訊模塊。加速度傳感器采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）加速度傳感器，通過主控單元將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、加窗、快速傅里葉變換后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集服務(wù)器，再由數(shù)據(jù)采集服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到上位機(jī)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1。
振動(dòng)傳感器模塊主要由MEMS傳感器、MCU模塊和通訊模塊共同組成。MEMS振動(dòng)傳感器具有低功耗、輕質(zhì)量、高靈敏度、低噪聲值的特點(diǎn)，能夠較好地采集輔機(jī)設(shè)備的振動(dòng)信息。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ADIS16227型號的加速度傳感器。該傳感器最大檢測加速度為70g，最大采樣頻率為100.2kHz。MCU模塊采用STM32F103低功耗AＲM微處理器，通過SPI接口與傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
