礦用設備預警系統技術方案

本發明專利技術涉及一種礦用設備預警系統，其特征是：包括風井分站、主控系統、遠程診斷系統、無線采集模塊和網絡服務站，所述無線采集模塊包括基站和節點，所述節點包括振動溫度傳感器、DSP數據處理板和無線收發模塊，所述無線收發模塊通過無線網絡與基站相連接，所述基站通過地面環網與主控系統相連接，所述主控系統、風井分站、遠程診斷系統和網絡服務站通過地面環網相互連接在一起。本發明專利技術網絡中所有無線節點都與基站進行雙向通信，各節點間并不通信。星型網絡較其他兩種網絡具有整體功耗最低、容易移動、易于擴展等優點。

Mine equipment early warning system

The invention relates to a device for mine early warning system, which is characterized by comprising a shaft substation, main control system, remote diagnosis system, wireless acquisition module and network service station, the wireless acquisition module includes a base station and a node, the node includes vibration temperature sensor, DSP data processing board and the wireless transceiver module, the the wireless transceiver module through a wireless network and a base station connected to the base station and the main control system through the ground ring is connected with the main control system, air station, remote diagnosis system and network service station through the ground ring are connected together. All the wireless nodes in the network of the invention communicate with the base station in a two-way way, and each node does not communicate with each other. Compared with other two networks, star network has the advantages of low overall power consumption, easy to move and easy to expand.

【技術實現步驟摘要】
礦用設備預警系統
本專利技術屬于網絡
，具體涉及一種礦用設備預警系統。
技術介紹
煤礦機電設備群是煤礦生產行業的重要裝備和物質基礎，并且設備數量多，功率大。這些設備一旦發生故障停機，輕者影響產量，重者將會造成重大人員傷亡事故。因此，大型關鍵設備的安全、穩定、長周期、滿負荷、優質運行不僅關系到企業的經濟效益，而且關系到礦井生產安全和社會和諧。目前一些大型機電設備即使配置一些故障后備保護功能，或開展離線儀器儀表巡檢方式，但其缺陷仍然存在：一方面，要投入大量的人力物力；另一方面，由于對設備的巡檢周期較長，運行人員和管理人員都不能實時了解設備的運行狀態，設備故障無法在早期發現，從而錯過處理問題的最佳時機。特別地，煤礦某些場合，由于環境、位置等原因限制，難以進行人工巡檢。目前，英、美各國在眾多行業廣泛開展設備異常狀態辨識與預警技術的應用研究，具有領先地位。而日本則在民用行業，如鋼鐵、化工等行業發展較快，占有明顯優勢。據調研，目前國內機電設備異常狀態辨識與預警技術也得到廣泛重視和發展，在航空、交通、石化等行業應用廣泛。但是，在煤礦行業起步較晚，技術還不成熟，特別是基于無線傳感器網絡技術的在線煤礦大型機電設備群異常運行狀態辨識與預警網絡化系統基本還沒有產品出現。
技術實現思路
本專利技術克服了現有技術的不足，提出了一種礦用設備預警系統，所述系統以現代科學中的系統論、控制論、可靠性理論、失效理論等為理論基礎，以無線傳感器網絡為技術手段，研制一套在線煤礦大型機電設備群異常運行狀態辨識與預警網絡化系統。該系統結合監測對象的特殊性，有針對性地對各關鍵運行狀態參數進行連續監測，對設備做出適時評價，對故障提前預警并做出診斷，使企業對設備的維修管理從計劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態監測為基礎的預防性維修，提高了煤礦設備管理現代化水平，創造出巨大的經濟效益。所述系統數據采集部分是由部署在監測區域內大量的微型傳感器節點組成，通過無線通信的方式形成一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。其特別適合于部署在礦井這樣環境惡劣、高度危險的區域內。本專利技術的技術方案為：一種礦用設備預警系統，包括風井分站、主控系統、遠程診斷系統、無線采集模塊和網絡服務站，所述無線采集模塊包括基站和節點，所述節點包括振動溫度傳感器、DSP數據處理板和無線收發模塊，所述無線收發模塊通過無線網絡與基站相連接，所述基站通過地面環網與主控系統相連接，所述主控系統、風井分站、遠程診斷系統和網絡服務站通過地面環網相互連接在一起。所述無線收發模塊設有一個可配置的調制解調器，支持不同的調制格式，使其數據的傳輸速率達到500kbps。遠程診斷系統是以無線采集模塊在線監測機組的數據為基礎,根據在線監測所獲得的振動信號、過程參數等實時數據,根據主控系統中信號分析模塊的分析結果,提取反映機組運行狀態的特征數據,并結合機組歷史故障檔案進行綜合分析,對發生故障的機組進行診斷。所述遠程診斷系統設有預警處理模塊，預警處理模塊是將各通道采集處理后的數據與診斷標準進行比較，判斷設備是否處于正常運行狀態。本專利技術具有如下有益效果：1、本專利技術機電設備安全運行壽命延長效果，不小于25％；2、本專利技術維修次數和維修費用減少50％；3、本專利技術無線傳感器網絡覆蓋半徑大于50米；4、本專利技術無線傳感器網絡能耗控制與協議合理性；5、本專利技術異常狀態辨識與故障特征量識別誤差小于0.5％；6、本專利技術異常運行狀態辨識與預警系統正確率大于99.5％；7、本專利技術無限傳感器網絡基站具有以太網通信接口及標準通信協議，并可直接與煤礦光纖以太環網無縫聯網；8、本專利技術網絡中所有無線節點都與基站進行雙向通信，各節點間并不通信。星型網絡較其他兩種網絡具有整體功耗最低、容易移動、易于擴展等優點；9、本專利技術采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。其特別適合于部署在礦井這樣環境惡劣、高度危險的區域內。附圖說明以下結合附圖和具體實施方式進一步說明本專利技術。圖1為本專利技術無線傳感器網絡組成原理框圖。圖2為本專利技術網絡節點結構示意圖。圖3為本專利技術網絡節點內部原理框圖。圖4為本專利技術DSP數據處理板組成示意圖。圖5為本專利技術基站結構示意圖。圖6為本專利技術系統結構框圖。圖7為本專利技術在線振動監測與故障診斷技術路線示意圖。圖8為本專利技術預警處理流程示意圖。圖中，1、節點；2、基站；3、地面監測主站；4、振動溫度傳感器；5、DSP數據處理板；6、無線收發模塊；7、電池電源；8、SRAM模塊；9、電源；10、TMS320F2812芯片；11、數字1/0接口；12、八路ADC；13、RS485/422接口；14、JTAG；15、射頻模塊；16、MSP430F1611芯片；17、電源；18、以太網接口；19、USB；20、RS232接口；21、主控系統；22、遠程診斷系統；23、風井分站；24、地面環網；25、網絡服務站；26、待檢設備；27、典型特征；28、故障診斷；29、設備維修；30、監測特征；31、通道報警；32、FFT變換；33、特征提取；34、故障診斷；35、記錄事件；36、顯示打印。具體實施方式：參見圖1至圖8所示，本專利技術包括風井分站23、主控系統21、遠程診斷系統22、無線采集模塊和網絡服務站25，所述無線采集模塊包括基站2和節點1，所述節點1包括振動溫度傳感器4、DSP數據處理板5和無線收發模塊6，所述無線收發模塊6通過無線網絡與基站2相連接，所述基站2通過地面環網24與主控系統21相連接，所述節點1由電池電源7供電，地面環網24為以太網網絡，所述主控系統21包含地面監測主站3，所述主控系統21、風井分站23、遠程診斷系統22和網絡服務站25通過地面環網24相互連接在一起。所述無線收發模塊6設有一個可配置的調制解調器，支持不同的調制格式，使其數據的傳輸速率達到500kbps。遠程診斷系統22是以無線采集模塊在線監測機組的數據為基礎,根據在線監測所獲得的振動信號、過程參數等實時數據,根據主控系統21中信號分析模塊的分析結果,提取反映機組運行狀態的特征數據,并結合機組歷史故障檔案進行綜合分析,對發生故障的機組進行診斷。引起機器故障和失效的原因是多方面的。故障診斷子系統是以機組的在線監測為基礎,根據在線監測所獲得的振動信號、過程參數等實時數據,根據信號分析診斷服務器中信號分析模塊的分析結果,提取反映機組運行狀態的特征數據,并結合領域專家知識和機組歷史故障檔案進行綜合分析,對發生故障的機組進行診斷,確定故障的部位、原因、類型、性質,并提供維修的參考建議。振動監測與故障診斷技術路線示意圖如圖7所示，診斷步驟包括待檢設備26、典型特征27、故障診斷28、設備維修29、監測特征30。所述遠程診斷系統22設有預警處理模塊，預警處理模塊是將各通道采集處理后的數據與診斷標準進行比較，從通道報警31、FFT變換32、特征提取33、故障診斷34、記錄事件35，最后到顯示打印36，判斷設備是否處于正常運行狀態。本專利技術適用于礦井應用領域，如礦井通風機系統、皮帶運輸機設備都是由轉動部件和非轉動部件構成的，轉動部件包括轉子及與轉子連接的聯軸器、齒輪等；非轉動部件包括各類軸承、軸承座、機殼及基座等。它們的狀態特本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用設備預警系統，其特征是：包括風井分站、主控系統、遠程診斷系統、無線采集模塊和網絡服務站，所述無線采集模塊包括基站和節點，所述節點包括振動溫度傳感器、DSP數據處理板和無線收發模塊，所述無線收發模塊通過無線網絡與基站相連接，所述基站通過地面環網與主控系統相連接，所述主控系統、風井分站、遠程診斷系統和網絡服務站通過地面環網相互連接在一起。

【技術特征摘要】
1.一種礦用設備預警系統，其特征是：包括風井分站、主控系統、遠程診斷系統、無線采集模塊和網絡服務站，所述無線采集模塊包括基站和節點，所述節點包括振動溫度傳感器、DSP數據處理板和無線收發模塊，所述無線收發模塊通過無線網絡與基站相連接，所述基站通過地面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王金鶴，
申請(專利權)人：王金鶴，
類型：發明
國別省市：山東,37