1.一种基于树莓派的水泵振动监测分析仪，其特征在于，所述水泵振动监测分析仪包括振动加速度传感器、数据采集器和嵌入式系统，用强磁铁把振动加速度传感器吸在水泵/电机外壳上；与振动加速度信号成比例关系的传感器输出端接入到数据采集器上；嵌入式系统通过有线LAN与数据采集器连接，并采用TCP协议与之交互，获取实时的振动加速度数据；嵌入式系统将采集电动机上的振动加速度信号，通过一次和二次频域数字积分，从而得到速度和位移信号；通过数字滤波、时频傅里叶变换数字信号处理技术，得到振动信号的时频域信息，从而帮助检测人员判断水泵的基本运行情况，最终达到对水泵的有效监控；嵌入式系统一方面把实时振动加速度原始数据和统计信息保存在MySQL数据库，另一方面通过HTTP协议，把振动加速度参数上传至服务器；嵌入式系统外接显示器、键盘和鼠标，以便用户现场查看监测数据、图表；用户也可通过VNC软件登录嵌入式系统，远程查看水泵的实时监测信息。

2.如权利要求1所述的基于树莓派的水泵振动监测分析仪，其特征在于：所述嵌入式系统，由Raspbian操作系统、MySQL数据库和Qt/Embedded开发的监控应用程序Monitor组成；

Qt开发的监控程序Monitor，通过TCP协议与数据采集器通讯，获取实时的振动加速度数据；

Monitor通过频域上的一次和二次数字积分，从加速度数据中估计出速度和位移信息；通过时频分析，得到振动加速度/速度/位移量信号的频谱分布；通过数字滤波器，获得低频段和高频段的振动加速度/速度/位移量；与MySQL数据库连接，保存振动加速度的原始数据和统计信息量到数据库中；采用HTTP协议，把监测的数据上报至服务器；通过键盘鼠标和显示屏，提供人机交互界面。

3.如权利要求1或2所述的基于树莓派的水泵振动监测分析仪，其特征在于：所述数据采集器具有8通道，也即最多可以同时采集8路传感器数据；Monitor程序的设置界面中，用户可以使能/禁止任一路通道的数据采集，相应地，增加/删除该通道下监测数据的图表页和统计信息栏；用户通过键盘/鼠标，切换显示不同通道传感器的加速度/速度/位移量信号的时域波形和频谱分布图；左侧采用QTreeView控件显示所有使能传感器信号和经过信号处理之后的统计信息；右侧采用QTabWidget控件，每一路使能传感器占用一页，显示该通道下的时域波形和频谱图。

4.如权利要求3所述的基于树莓派的水泵振动监测分析仪，其特征在于：所述的使能/禁止任一路通道的数据采集，相应地，增加或删除该通道下监测数据的曲线界面以及左侧该通道下传感器信号的统计信息，过程如下：由QWidget派生出Sensor类，包括了通道号、28个参数的统计信息和时域波形图、频谱中的横坐标值和纵坐标值的XY值，在QListm_sensors实例列表中查找是否有被选中通道，如果没有，则new Sensor()新增一路传感器实例，在传感器实例列表QListm_sensors中保存新增传感器的实例，同时在左侧统计栏QTreeView中按照传感器所在通道号的顺序插入28个参数对应的QStandardltem，在右侧的QTabWidget中也按照传感器所在通道号的顺序插入该通道图表显示页；在传感器实例列表QList＜Sensor*＞m_sensors已存在实例但没有选中，则说明该通道已被禁止，需要删除，在传感器实例列表中删除该实例，在QTreeView统计显示栏中删除该通道对应的28个参数的QStandardltem，在右侧QTabWidget删除该通道的图表页。

5.如权利要求3所述的基于树莓派的水泵振动监测分析系统，其特征在于：所述的数字滤波采用了椭圆低通滤波器和椭圆高通滤波器进行滤波，分别得到低频段信号和高频段信号，滤波器的差分方程为：式中{x(n)}滤波器的输入，{y(n)}是滤波器的输出，p＝q＝16，低通滤波器的系数{αi}和{βj}分别为：

{αi}＝{1.0，-2.4903，8.2645，-14.6412，26.7733，-35.7204，45.2477，-46.4944，

43.5588，-34.3868，23.9493，-14.0770，6.9355，-2.7847，0.8057，-0.1649}，{βj}＝{0.0071，0.02713，0.0880，0.1946，0.3678，0.5676，0.7600，0.8732，0.8732，

0.7600，0.5676，0.3678，0.1946，0.0880，0.0271，0.0071}，满足带通[0，1KHz]、过渡带[1000，1010]Hz、通带纹波0.5dB、阻带衰减80dB的性能指标；

高通滤波器的系数{αi}和{βj}分别为：

{αi}＝{1.0，2.4903，8.2645，14.6412，26.7733，35.7204，45.2477，46.4944，43.5588，

34.3868，23.9493，14.0770，6.9355，2.7847，0.8057，0.1649}，{βj}＝{0.0071，-0.02713，0.0880，-0.1946，0.3678，-0.5676，0.7600，-0.8732，

0.8732，-0.7600，0.5676，-0.3678，0.1946，-0.0880，0.0271，-0.0071}，满足带通[1KHz，

2KHz]、过渡带[1000，1010]Hz、通带纹波0.5dB、阻带衰减80dB的性能指标。

6.如权利要求3所述的基于树莓派的水泵振动监测分析系统，其特征在于：所述的频域一次和二次数字积分，从振动加速度信号得到速度和位移信号，数字积分的过程为：

1)对一段时间内的加速度时域信号{xn，n＝0，1，…，N1-1}做FFT变换，得到相应的频域信号{Xk，k＝0，1，…，N-1}，也即 N为FFT的节点数，N取值为大于N1且离N1最近的2的幂次方；对于n≥N1，令xn＝0，记fs为传感器信息的采样率，则Δf＝fs/N为频率分辨率；

2)记fl、fh分别为振动信号的下限截止频率和上限截止频率，且均小于fs/2，令则加速度经过一次积分的速度，其频域信号为Yk＝XkWk，时域信号为 对n≥N1，令yn＝0；

3)同样地，加速度经过一次积分的位移，其频域信号为Zk＝Xk(Wk)2，时域信号为对n≥N1，令zn＝0。

7.如权利要求3所述的基于树莓派的水泵振动监测分析仪，其特征在于：所述的时域波形图和频谱分布图，根据数据的最大最小值，自动选择合适的坐标范围以及刻度，步骤如下：

1)从图形纵坐标数据中算出最大值ymax和最小值ymin；计算ymin和ymax这两个数的科学计数法的系数和指数，也即记 和 系数1.0≤|ai|＜

10，i＝{1，2}；

2)计算伸缩因子 函数max(m1，m2)是指取两个数中的最大值；

3)对ymax和ymin伸缩因子下取整：最大值vmax和最小值vmin，其中

和

其中

4)经过3)步骤处理后，缩放之后纵坐标范围b＝bmax-bmin∈[1，200]；调整缩放之后纵坐标的最大最小值，并设置合理的刻度，规则如下：i.如果b为素数，令 b←bmax-bmin；

ii.如果b＞100，令调整因子c2＝2；否则c2＝1；

iii.bmax←bmax/c2，bmin←bmin/c2，使得b←bmax-bmin∈[1，100]；

iv.如果b≤13，令 纵坐标范围为[bmin×c1，

bmax×c1c2]，刻度为

v.如果13＜b≤35，令 纵坐标范围为

[bmin×c1c2，bmax×c1c2]，刻度为

vi.如果35＜b≤100，令 纵坐

标范围为[bmin×c1c2，bmax×c1c2]，刻度为

对时域波形图，时间以秒为单位，显示近5秒的波形，所以横坐标范围为[-5，0]，刻度为

1，数据采集器的采样速率为4KS/s，所以频谱图的横坐标，频率以KHz为单位，横坐标范围为[0，2]，刻度为0.5。

8.一种如权利要求3所述的基于树莓派的水泵振动监测分析仪实现的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1，用强磁铁把振动加速度传感器吸在水泵/电机外壳上，与振动信号成比例关系的传感器输出端接入到数据采集器上，完成后进入步骤S2；

步骤s2，嵌入式系统通过有线LAN与数据采集器连接，并采用TCP协议与之交互，获取实时的振动加速度数据，完成后进入步骤S3；

步骤S3，嵌入式系统将采集电动机上的振动加速度信号，通过频域上的一次和二次数字积分，从而得到速度和位移信号，完成后进入步骤S4；

步骤S4，通过数字滤波、时频傅里叶变换等数字信号处理技术，得到振动信号的时频域信息，从而帮助检测人员判断水泵的基本运行情况，最终达到对水泵的有效监控，完成后进入步骤S5；

步骤S5，嵌入式系统一方面把实时振动加速度原始数据和统计量保存在MySQL数据库，另一方面通过HTTP协议，把加速度等参数上传至服务器，完成后进入步骤S6；

步骤6，嵌入式系统外接显示器、键盘和鼠标，以便用户现场查看监测数据、图表；用户也可通过VNC软件登录嵌入式系统，远程查看水泵的实时监测信息，完成后进入步骤S7；

步骤S7，流程结束。