[發明專利]一種外接式礦用機械自動監測與保護系統

有效

• 申請號: 201710303953.9
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107179135B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 靳昊;李永治;方中純;許劍軼;張永杰;靳武
• 申請（專利權）人: 靳昊
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種外接式礦用機械自動監測與保護系統，包括：溫度采集模塊、用以接收溫度采集模塊所采集溫度信號的電壓采集模塊、以及智能分析與控制模塊，其中電壓采集模塊將溫度采集模塊測得的數據傳輸給智能分析模塊與控制模塊，智能分析與控制模塊對數據進行相應的補償與修正，并通過電壓?溫差函數關系計算出相對應的器件表面溫度，再根據內部對外部的熱傳遞推測機械內部溫度，對機械運行狀況進行判斷。該控制系統獨立于原本的電氣系統，適配性高，可根本上解決“油改電”之后原機械保護系統失效的問題，另外該系統能夠實現對數據的智能分析與對控制模塊的指令控制，程序化執行而非單一軟件，使之具有很強的兼容性，方便個性化設置。

技術領域

本發明涉及一種外接式礦用機械自動監測與保護系統，屬于機械智能監測控制領域。

背景技術

目前國內礦業露天開采領域存在大量礦用機械“油改電”的情況，即以降低動力驅動成本為目的而進行的私下改裝，以電機驅動替換燃油驅動。這樣的改裝效果因改裝方案不同而不同，雖然能做到在幾乎不影響動力輸出的前提下降低動力驅動成本，但這樣的改裝往往因此改裝幅度大，使得原有的機械保護系統不再適配，讓一些機械在經過改裝之后失去了自動監測運行狀態與保護的功能。而礦用機械出現故障的一大特點就是故障部位溫度過高，常規的監測保護系統都是通過監測部件溫度進而做到對機械運行狀態的監測，當原有設備失效時，一般難以找到合適的替代設備。其次，當去設計新的監測保護系統時，又會面臨兩個問題：一是提供動力驅動的電機的功率往往都很大，工作時產生的電磁干擾也很強，對于低電壓信號輸出值的傳感器與微電子集成的單片機干擾過大；二是這樣所設計的系統為一對一的定制設計，對多個機械適用起來不僅適配性極差，也會增加成本，從而沒有太大的實際意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開一種外接式礦用機械自動監測與保護系統，本系統以高性能熱電材料作溫度傳感器，以智能開發板為智能分析核心，通過匹配電壓采集模塊與控制模塊對機械運行狀態進行智能監測與應急保護控制。

一種外接式礦用機械自動監測與保護系統，包括：溫度采集模塊、用以采集溫度采集模塊所采集溫度信號的電壓采集模塊、以及智能分析與控制模塊；其中溫度采集模塊由一塊矩形熱電材料獨立組成，溫度采集模塊安裝在被測溫度的器件外殼表面，其一側接觸器件表面，另一側做好散熱處理，以維持溫差；電壓采集模塊將溫度采集模塊測得的數據傳輸給智能分析模塊與控制模塊，智能分析與控制模塊對數據進行相應的補償與修正，并通過電壓-溫差函數關系計算出相對應的器件表面溫度，再根據內部對外部的熱傳遞推測機械內部溫度，對機械運行狀況進行判斷。

相對于傳統的溫度監測系統，本發明完全由上述三部分獨立模塊所組成，不僅很大程度上簡化了系統組成，也實現了對原電路的獨立，使得本系統的運行與故障均不會影響原機械電路的運行。

進一步，所述溫度采集模塊由一塊TEP1-142T300型矩形熱電材料獨立組成，該矩形熱電材料為片狀，且可以安裝在被測溫度的器件外殼表面，溫度采集模塊一側接觸器件表面，另一側做好散熱處理，以維持溫差。經過先期模擬實驗測得，在35.9℃~41.2℃溫差之間，其電壓輸出值在1.37V~1.73V之間，電壓輸出數值與溫差數值成正相關。為了方便將電壓數值再次轉換為溫差數值，從而計算出采集到的溫度，擬合了該材料電壓輸出與溫差的數值函數關系并得到一個多項式方程y=-0.0022x2+0.2305x-4.0924，其中y為電壓數值，x為溫差數值。

相對于傳統溫度監測系統的溫度采集部件，本系統的溫度采集模塊由一塊TEP1-142T300型半導體溫差發電片構成。其形狀為矩形薄片，適合貼合于非球類平面，保證溫度采集部件與待測器件的外表面充分接觸，提高測量結果的精準度。對比于傳統溫度傳感器在同溫差下的電壓輸出，該高性能熱電材料的穩定電壓輸出是傳統溫度傳感器的約1000倍。這樣使得其在普通的電磁干擾環境下的干擾值占其輸出電壓值的比值極小，從而對實際信號的影響極小，可忽略。并省去了抗干擾設備和信號放大器等設備，走線簡單，易于模塊化使用。