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以可能对城市公共安全造成威胁的机电类特种设备为主要研究对象,从科学监控、完善动态监管体系的角度出发,作者重点研究了特种设备监控系统的一个重要环节一数据采集问题。该项研究结合了现有的机电类特种设备数据采集系统的特点,开发了一种智能数据采集系统,能够适应监控系统对多种特种设备的数据采集要求,同时具有现场处理数据的能力。
首先,对塔式起重机、乘客电梯、升降横移式立体停车库、客运架空索道等机电类特种设备的运行特征、安全信号特点和现有的数据采集系统进行深入分析,对信号的重要性等级进行划分,并结合特种设备监控系统的一般要求,提出了一种智能数据采集系统的设计方案,给出了系统的总体框架,并对系统方案和功能进行了描述。接着,以定点DSP芯片TMS320VC5402为主处理器,与FPGA芯片EPF10K10A组成控制电路,分别从硬件电路和软件设计两方面进行了详细研究。硬件上,重点讨论了电路的构成、各芯片的接口设计和抗干扰措施,并对I/O口进行了扩展。前向通道可以输入开关量和模拟量,后向通道设计RS-485串口通信接口和GPRS无线通信接口,方便数据上传监控中心。软件上,采用模块化设计和抗干扰设计。对不同的特种设备对象设计了功能选择模块。对特种设备进行信息流向的处理和故障诊断,采用基于产生式规则的专家系统。专家系统设计时,重点研究了知识的表达和推理机制的建立。最后,以塔式起重机为例,开发了试验系统,并进行了调试和试验。试验结果表明该系统对塔式起重机的信号采集和处理有良好的效果。
针对机电类特种设备的特点,论文开发的智能数据采集系统提供了多种信号输入输出方式、能够对现场数据进行处理,通用性强,智能性好,较好地实现对各类特种设备的数据采集和数据处理。