[發明專利]基于5G三軸溫振一體技術的軋機早期故障監測與診斷系統

在審

• 申請號: 202210768980.4
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN115283454A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 陽建宏;羅澤超;黎敏;李衛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B38/00
• 分類號: B21B38/00;B21B33/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發明公開了一種基于5G三軸溫振一體技術的軋機早期故障監測與診斷系統，包括：溫振信號同步采集模塊、傳輸控制模塊、溫振信號同步傳輸模塊以及云端服務器；傳輸控制模塊用于對溫振信號同步采集模塊進行初始化，并同時啟動溫振信號同步傳輸模塊；溫振信號同步采集模塊用于同時對軋機預設位置處三個方向的振動信號和溫度信號進行采集，溫振信號同步傳輸模塊用于采用5G網絡將溫振信號同步采集模塊采集到的信號實時傳輸至云端服務器，云端服務器用于根據溫振信號同步采集模塊采集到的信號，實時判斷軋機是否產生故障，并將結果實時反饋給工作人員。本發明可以實時分析軋機當前所處狀態，實現早期故障監測與診斷。

技術領域

本發明涉及機械設備狀態監測與故障診斷技術領域，特別涉及一種基于5G三軸溫振一體技術的軋機早期故障監測與診斷系統。

背景技術

軋機作為生產鋼鐵材料的主要設備，其正常運行對鋼鐵的質量具有重要影響。但在鋼板的軋制過程中，軋機的早期故障所引起的異常振動往往會導致鋼板厚度的變化以及斑馬紋的產生，嚴重影響了鋼板的質量。因此，為了提高鋼板的品質，對軋機進行早期故障監測與診斷則顯得至關重要。

目前軋機振動狀態檢測手段主要有三種。第一種是以檢測儀表為主的監測裝置，其主要構成為傳感器和指示儀表箱，這種手段主要的缺點是在強烈振動之前，儀表難以檢測出來，無法防治突發性故障。且該種手段無分析功能，即過于依賴人的經驗判斷。第二種手段是監測儀表配備軟硬件分析裝置，該裝置主要通過頻譜分析儀和計算機軟件的配合來進行故障診斷分析。這種手段的主要缺點在于針對軋機這里結構復雜的大型設備，故障與征兆難以對應，易出現誤診。且該手段通常在故障發生后進行診斷，無法進行實時報警處理。第三種手段是通過有限元軟件對軋機進行整體模態仿真分析。但由于軋機結構復雜，該方法通常工作量極大，且無法實時分析軋機當前所處狀態。

發明內容

本發明提供了一種基于5G三軸溫振一體技術的軋機早期故障監測與診斷系統，以解決現有技術工作量極大，且無法實時分析軋機當前所處狀態的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種基于5G三軸溫振一體技術的軋機早期故障監測與診斷系統，包括溫振信號同步采集模塊、傳輸控制模塊、溫振信號同步傳輸模塊以及云端服務器；其中，所述溫振信號同步采集模塊與所述傳輸控制模塊連接，所述傳輸控制模塊與所述溫振信號同步傳輸模塊連接，所述溫振信號同步傳輸模塊與所述云端服務器連接；

工作時，所述傳輸控制模塊用于對所述溫振信號同步采集模塊進行初始化，并同時啟動所述溫振信號同步傳輸模塊；所述溫振信號同步采集模塊用于同時對軋機預設位置處三個方向的振動信號和溫度信號進行采集，所述溫振信號同步傳輸模塊用于采用5G網絡將所述溫振信號同步采集模塊采集到的信號實時傳輸至所述云端服務器，所述云端服務器用于根據所述溫振信號同步采集模塊采集到的信號，實時判斷軋機是否產生故障，并將結果實時反饋給工作人員。

進一步地，所述溫振信號同步采集模塊包括三軸溫振傳感器、低通濾波器以及AD模塊；所述三軸溫振傳感器與所述低通濾波器連接，所述低通濾波器與所述AD模塊連接；

所述三軸溫振傳感器采集到的信號傳輸給所述低通濾波器，所述低通濾波器先對信號進行處理，濾除10kHz以上的噪聲信號，再將濾波后的信號傳輸給所述AD模塊，所述傳輸控制模塊控制所述AD模塊對所述三軸溫振傳感器所采集的三個方向振動信號和溫度信號進行模數轉換，將模擬信號轉換為數字信號，同時啟動所述同步傳輸模塊，所述同步傳輸模塊通過高速低時延的5G網絡建立本地與云服務器的連接，通過5G網絡將所述溫振信號同步采集模塊所采集的三個方向振動信號和溫度信號同步傳輸至所述云端服務器。

進一步地，所述云端服務器具體用于：通過深度學習算法對接收到的數據進行降噪處理，并通過共振解調算法對降噪后的數據進行特征提取，最后得出可能產生的故障類型。

進一步地，所述溫振信號同步采集模塊與所述傳輸控制模塊采用SPI通訊協議進行通信。