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电机设备智能监测系统
作者：极致创客
当前电机设备的故障主要通过人工巡检或在大中修过程中检查发现，存在一定的误差和滞后性。本作品针对以上问题，设计了一套电机设备智能监测系统。
本系统主要由数据采集板和智能监测中枢组成，其中数据采集板由温湿度，振动信号采集，状态监测，电能计量，通讯，显示等模块组成，实现设备远程控制，信号处理，数据显示，参数上传等功能。STM32H7B3-DK开发板作为智能监测的中枢,接收数据采集板传输的数据，部署到硬件平台的深度学习模型可对接收到的数据自主判断，智能的分析设备健康状态，电机异常故障诊断，并以图表，曲线等不同形式展示。
STM32H7B3-DK基于ARM®架构的微控制器，提供2M字节的FLASH存储器和1.4MB RAM，512-Mbit Octo-SPI NOR 闪存,128-Mbit SDRAM,完全能够胜任微控制器对传感器数据的算法处理。算法部署平台如图1所示。
图1 算法部署平台STM32H7B3I-DK
设计作品如图2所示。
图2 作品设计图
算法部署功能展示如图3所示。
图3 温升趋势预测
二 系统框图
1 数据采集板硬件框图
2 数据采集板硬件设计图
3 数据采集板的PCB制板
三、各部分功能说明
1 电参数测量
单相交直流自适应电能计量模块IM1266，是深圳艾锐达光电有限公司为产品用电情况监控而研发的模块。可测量电压，电流，功率，功率因数，频率等电气数据，通过串口与单片机通讯，实现自动化数据采集及监控功能。
2 温湿度测量
TH10S-B是一款高精度温湿度变送器，外形美观小巧。超强稳定性和抗干扰能力，产品防护性能强，一级防雷保护。RS485接口，可以多个模块共同接入总线组网，实时监控多个现场的环境。
命令举例
接收数据代码
3 数据采集板GUI显示
4 上位测试界面
5 振动信号采集接线图
6 故障诊断模型介绍
STM32Cube.AI，是ST推出的一个先进的工具包，能够与流行的深度学习库进行互操作，将任何人工神经网络转换并应用于STM32微控制器（MCU）。借助STM32Cube.AI，基于STM32 MCU的边缘IoT设备现在可以直接运行神经网络，可以在边缘和即时响应中进行实时AI计算，从而保护隐私，减少占用网络带宽和消耗大量计算机功耗。
STM32Cube.AI让嵌入式系统只需五个步骤即可构建一个神经网络。
STM32Cube.AI支持快速、自动导入由流行的设计框架（例如Keras，TensorFlow-Lite，Caffe，Lasagne和ConvnetJS）训练的神经网络。
添加神经网络模型
生成STM32的工程项目，它包含神经网络的库文件，以及：network_data.c：整个神经网络中的权重信息，它代表着整个网络的大小以及计算量，network.c：这个文件是可供调用的API，其中包 括了神经网络的初始化，创建，以及运行相关接口。
验证结果如图所示，包括了神经网络的结构，MACC，内存占用情况等。
网络模型参数
四、作品源码
代码见如下链接：
https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_02EYVp/625208
https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_02EYVp/625207
五、作品功能演示视频
上位测试过程演示：https://www.bilibili.com/video/BV1d84y1z7bR/
GUI显示演示：https://www.bilibili.com/video/BV1q14y1L7RV/
六、项目总结
本次设计基本达到预期目标，感谢得捷电子和EEWORLD的大力支持才得以完成作品。通过本次设计，对嵌入式开发有了更加深入的理解，完成硬件制作，软件测试工作，实现了整体功能。由于时间仓促，算法这块还有很多的工作要做，后续继续努力来实现故障诊断的全部功能。
分享的帖子链接如下：
【2022得捷创新设计大赛】物料开箱STM32H7B3-DK - 2022得捷电子创新设计大赛 - 电子工程世界-论坛 (eeworld.com.cn)
【在线监测系统的设计】之基于STM32H7B3-DK的TouchGFX触控点... - 2022得捷电子创新设计大赛 - 电子工程世界-论坛 (eeworld.com.cn)
七、创新点
1 针对传统基于云平台的机械故障监测系统，采用边缘计算，将故障诊断模型部署到边缘端，实现更低的功耗和最少的延迟。
2 充分发挥边缘计算和深度迁移模型的优势，建立高效的在线监测系统，实现较高的诊断准确率。
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提升卡
变色卡
千斤顶
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