[發明專利]一種礦井提升機無線傳輸的故障診斷系統及方法

有效

• 申請號: 201910078723.6
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109665399B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 孫正;趙志科;張曉光;任世錦;徐桂云;李輝
• 申請（專利權）人: 棗莊學院;中國礦業大學;徐州大恒測控技術有限公司
• 主分類號: B66B5/00
• 分類號: B66B5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發明公開了一種礦井提升機無線傳輸的故障診斷系統,該系統能夠對礦井提升系統中的天輪、電機、減速器和滾筒軸承的故障診斷。該系統先獲取各軸承位置上的振動信號，利用噪聲自適應完全集成局部均值分解算法，實現振動信號的乘積函數(PF)分解，從選擇PF中抽取數據特征參數；然后使用周期調制強度作為選擇有效乘積函數準則的方法；進而使用半監督核稀疏Fisher判別分析(SKSFDA)的維數約簡方法，充分利用標簽樣本和未標簽樣本集幾何信息揭示嵌入在高維稀疏空間的低維子空間數據集；使用一種基于不同故障類內局部結構測度最小、全局部結構測度最大準則選擇SKSFDA模型參數；最后根據監測統計量判別是否出現新故障以及使用KNN分類器確定已知設備狀態類別。

技術領域

本發明涉及一種礦井提升機無線傳輸的故障診斷系統及方法，屬于煤礦機械設備監測領域。

背景技術

礦井提升機是煤礦生產的關鍵核心設備，主要由電機、減速器、滾筒、天輪、液壓制動等部分組成。從振動、壓力、溫度等機械運行參數提取故障有關信息，實現對礦井提升機的運行狀態的監測，是當前提升機故障監測研究的主要內容。大量的生產實踐和理論研究表明，70％以上的故障都隱藏子在振動信號中。然而設備溫度測量信號帶有很多重要的設備狀態信息，能夠在一定程度上反映故障的部位和程度的有效因素，可以用于不同故障類型的分析。比如軸承發生故障時，回油溫度、振動信號往往均會發生變化。潤滑油量不足導致摩擦、一些內部和外部環境或工況以及不對中均會影響溫度值，因此綜合使用溫度信號可以提高設備故障監測的準確性和可靠性。

無線傳感器網絡是綜合了多個學科而發展起來的一種新興交叉技術，并且已經廣泛應用于建筑與城市管理、環境科學、航空航天、工業制造業、軍事、智能農業、核科學和煤礦安全監測等領域。其中，由于無線傳感器網絡技術在我國的飛速發展，在一定程度上已經開始應用于煤礦安全領域。隨著微傳感器技術、數字電子線路技術、嵌入式技術和無線通信技術的飛速發展和日益成熟，具有感知、計算和通信能力的微型智能傳感器開始在世界范圍內廣泛出現，由此構成的微傳感器網絡引起了研究人員們極大關注,得到了深入的研究和發展。無線傳感器網絡可以使人們在全天候情況下獲取其感興趣的大量詳實、可靠的信息，實現“無處不在的計算”理念。經過一段時間的研究發展，無線傳感器網絡已經廣泛的應用到國家安全、環境監測、國防軍事、公共交通、醫療衛生、工業制造業、高危區域的遠程控制及抗災反恐等領域。無線傳感器網絡的發展受到包括能量供應、存儲數據量、數據處理能力、數據傳輸速率、同步率、系統魯棒性等諸多條件的限制和挑戰。為提高無線傳感器網絡性能，需要對資源管理和信息融合兩部分進行研究和優化。資源管理主要優化網絡性能、減少網絡能耗、提高網絡穩定性等。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種礦井提升機無線傳輸的故障診斷系統及方法，解決了振動信號無線傳輸的需求，通過該礦井提升機無線傳輸的故障診斷方法，實現了提升機各部件振動信號特征的提取，實現了對提升系統的機械早期故障監測。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種礦井提升機無線傳輸的故障診斷系統，該系統包括信號采集模塊、無線信號傳輸模塊、信號調理模塊、工業控制計算機、以太網、遠程工業控制計算機組成：

所述的信號采集模塊，包括安裝在天輪軸承上的振動傳感器，用于采集天輪軸承的振動信號、安裝在電機軸承上的振動傳感器，用于采集電機軸承上的振動信號、安裝在減速器上的振動傳感器，用于采集減速器上的振動信號、安裝在滾筒軸承上的振動傳感器，用于采集滾筒軸承上的振動信號、安裝在電氣控制柜內的溫度傳感器，用于采集電氣控制柜內部的異常溫度信號；

所述的無線信號傳輸模塊，包括Zigbee網絡和Zigbee信息接收處理終端組成，是通過Zigbee網絡將天輪上采集的振動信號通過無線網絡實現數據的傳輸；

所述的信號調理模塊，實現對振動信號的調理處理，進行抗干擾處理；