[發(fā)明專利]一種智能傳感器及礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110697577.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN113418700B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬鐵柱;陳寶全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/028
• 分類號(hào): G01M13/028
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

本發(fā)明智能傳感器及礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，屬于皮帶機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域；首先提出了一種智能傳感器，通過(guò)對(duì)傳感器內(nèi)的主控芯片編寫智能算法，使其具有邊緣計(jì)算能力和異常狀態(tài)自檢功能并通過(guò)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)采集方式智能化，其次提出了一種煤礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)對(duì)智能傳感器采集的異常數(shù)據(jù)做傅里葉變換提取頻譜特征然后結(jié)合預(yù)先構(gòu)建的識(shí)別特征庫(kù)給出異常部件的發(fā)展趨勢(shì)，并通過(guò)健康指數(shù)評(píng)價(jià)公式給出傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前的健康狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦用皮帶機(jī)的智能化、無(wú)線化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；本發(fā)明提供的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，更具智能化，需要運(yùn)算資源更少，且維護(hù)更加具有針對(duì)性，節(jié)省人力成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種智能傳感器及礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，屬于智能傳感器及礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著“智慧礦山”建設(shè)的不斷推進(jìn)，煤礦井下開采和運(yùn)輸裝備的智能化程度不斷提升，企業(yè)對(duì)于煤礦井下裝備的運(yùn)行參數(shù)采集手段及狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)要求越來(lái)越高，煤礦用皮帶輸送機(jī)作為承載輸送煤炭功能的核心裝備，其穩(wěn)定安全的高效運(yùn)行直接影響到煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，而傳動(dòng)系統(tǒng)作為礦用皮帶機(jī)的核心組件，由包括拖動(dòng)電機(jī)、變速箱、主軸輥筒和托輥等部分組成，其非健康運(yùn)行狀態(tài)會(huì)直接導(dǎo)致煤礦用皮帶機(jī)停機(jī)癱瘓。振動(dòng)是傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)的主要表現(xiàn)形式，振動(dòng)信號(hào)中蘊(yùn)含著豐富的信息，通過(guò)對(duì)振動(dòng)信息的分析可精準(zhǔn)的獲取傳動(dòng)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，從而體現(xiàn)整個(gè)皮帶機(jī)的健康狀態(tài)，因此對(duì)該部分的狀態(tài)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

隨著無(wú)線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)越來(lái)越多可適應(yīng)煤礦井下的無(wú)線通信技術(shù)，如WiFi、ZigBee和NB-IoT以及5G，這些技術(shù)大大降低煤礦井下的布線復(fù)雜度。同時(shí)，對(duì)于傳感器的數(shù)據(jù)處理越來(lái)越趨于邊緣化和集成化，充分利用這些技術(shù)可大大提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化。

現(xiàn)階段已有對(duì)煤礦用皮帶機(jī)的健康報(bào)警系統(tǒng)，如專利號(hào)為CN209554214U的發(fā)明，其提出多監(jiān)控分站的皮帶機(jī)監(jiān)控方法，但由于傳感器采用有線方式連接及集中式數(shù)據(jù)處理手段，增加皮帶機(jī)周圍的布線復(fù)雜度，提升數(shù)據(jù)計(jì)算成本，不符合智能化的要求；專利號(hào)為CN104635629A的發(fā)明專利雖然使用了基于無(wú)線技術(shù)的傳感器，但也僅僅是以無(wú)線取代有線進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸，未能實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化。此外，專利號(hào)為CN104773625A的發(fā)明提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法同樣采用有線連接及數(shù)據(jù)集中處理的方法，會(huì)產(chǎn)生大量冗余數(shù)據(jù)，不夠智能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種智能傳感器硬件結(jié)構(gòu)改進(jìn)及礦用皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的改進(jìn)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種智能傳感器，包括加速度傳感器芯片、穩(wěn)壓模塊、主控芯片、存儲(chǔ)模塊、通信模塊和電源模塊，所述主控芯片通過(guò)導(dǎo)線分別與加速度傳感器芯片、穩(wěn)壓模塊、主控芯片、存儲(chǔ)模塊、通信模塊、電源模塊相連；

所述加速度傳感器芯片用于采集皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的加速度信號(hào)并發(fā)送至主控芯片；所述主控芯片內(nèi)包含用于控制振動(dòng)數(shù)據(jù)采集和處理的算法；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)皮帶機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作時(shí)的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，并定期上傳集控中心且清除，用以數(shù)據(jù)存檔；所述通訊模塊用于將需要上傳的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收端；所述電源模塊為鋰電池模塊，為整個(gè)傳感器提供電源驅(qū)動(dòng)。

所述主控芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和處理的算法步驟如下：

步驟一：通過(guò)現(xiàn)有的有線振動(dòng)加速度傳感器分別獲取拖動(dòng)電機(jī)、變速箱、主軸輥筒和托輥工作時(shí)的加速度數(shù)據(jù)；

步驟二：根據(jù)獲取的加速度數(shù)據(jù)分別分析拖動(dòng)電機(jī)、變速箱、主軸輥筒和托輥設(shè)備異常振動(dòng)的加速度幅值，并分別確定拖動(dòng)電機(jī)、變速箱、主軸輥筒和托輥異常加速度幅值閾值K1-K4；

步驟三：通過(guò)智能傳感器分別獲取拖動(dòng)電機(jī)、變速箱、主軸輥筒和托輥工作時(shí)的加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)加速度幅值閾值K1-K4去除冗余信息，并在發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，將異常數(shù)據(jù)分析判斷后實(shí)時(shí)通過(guò)通訊模塊傳輸至數(shù)據(jù)分析中心。