本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種煤礦采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，由包括嵌入式計(jì)算機(jī)主板、數(shù)據(jù)采集卡、大容量固態(tài)硬盤(pán)在內(nèi)的主機(jī)、本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器組成。主機(jī)內(nèi)的嵌入式計(jì)算機(jī)主板通過(guò)其板載I/O接口接收并實(shí)時(shí)將外部信號(hào)儲(chǔ)存到大容量固態(tài)硬盤(pán)中，該外部信號(hào)主要有兩個(gè)來(lái)源，一種外部信號(hào)是由機(jī)電設(shè)備自身的控制系統(tǒng)采集并通過(guò)通信接口傳到主機(jī)中，并實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)到大容量固態(tài)硬盤(pán)中；另外一種信號(hào)是由本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器采集，并經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后由主機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡采集，再由數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)其通信接口傳到嵌入式計(jì)算機(jī)主板中，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到大容量固態(tài)硬盤(pán)中。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)成本低，精度高，實(shí)時(shí)性好且操作方便。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種用于采集記錄機(jī)電設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的儀器，尤其是能用于煤礦井下 采掘設(shè)備的機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
煤礦井下大型采掘設(shè)備，是指為煤礦井下綜采工作面使用的各種采煤機(jī)和綜掘工 作面使用的各種掘進(jìn)機(jī)，是煤炭綜合機(jī)械化生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的大型設(shè)備。在井下作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，粉塵量大，能見(jiàn)度低，工作空間狹窄，極易偏離工作方 向和造成機(jī)械設(shè)備的損耗，因此對(duì)設(shè)備性能要求較高。而煤炭生產(chǎn)是一個(gè)惡性事故頻發(fā)的 行業(yè)，事故死亡人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家和世界平均事故死亡率。發(fā)展無(wú)人值守，最大程度上 實(shí)現(xiàn)工作面的無(wú)人化，有助于提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性，是煤礦機(jī)械發(fā)展的一個(gè)方向。井下生產(chǎn)設(shè)備日趨大型化、高速化、自動(dòng)化和智能化，年產(chǎn)煤量也逐年攀升，一旦 出現(xiàn)設(shè)備故障，造成的損失也就更大，因此對(duì)系統(tǒng)的安全性、可靠性和有效性的要求也進(jìn)一 步提高。于此同時(shí)人們希望不僅能夠在出現(xiàn)故障時(shí)提供故障的檢測(cè)與隔離，還要求能在系 統(tǒng)發(fā)生故障前就能預(yù)先知道，也就是能夠進(jìn)行故障趨勢(shì)預(yù)測(cè)。這樣，就能夠有足夠的時(shí)間采 取措施防止故障的發(fā)生，避免不必要的損失。保證煤礦井下大型采掘設(shè)備的正常健康工作 是高效生產(chǎn)的需要，同時(shí)也能創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。而故障診斷和故障趨勢(shì)預(yù)測(cè)的前提是獲取綜合采掘設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)并進(jìn)行 狀態(tài)監(jiān)測(cè)。目前常用的井下綜合采掘設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法有(1)機(jī)載狀態(tài)監(jiān)測(cè)(2)有線遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)(3)無(wú)線遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)其中有線監(jiān)測(cè)的方式在具體實(shí)施的過(guò)程中線纜會(huì)隨著設(shè)備的運(yùn)動(dòng)而不斷的彎折， 造成線纜的損壞，這樣不僅增加了故障點(diǎn)，而且經(jīng)常更換線纜也會(huì)造成增加成本和不能正常生產(chǎn)。為了克服有線遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)的弱點(diǎn)，在設(shè)備上安裝無(wú)線發(fā)射裝置，并在井下合理 的布置無(wú)線接收點(diǎn)，再通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳至地面進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。但這總無(wú)線監(jiān)測(cè)的方式雖是 目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，但遠(yuǎn)不成熟，而且進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷診斷研究首要解決的問(wèn) 題應(yīng)是數(shù)據(jù)的獲取。目前的數(shù)據(jù)獲取方式有(1)煤礦用便攜式數(shù)據(jù)記錄儀(2)基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)獲取以前述兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，獲取采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、速度、溫度等基本 參數(shù)數(shù)據(jù)，但是正如前所述，這些參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向地面?zhèn)鬏斶€存在技術(shù)上的問(wèn)題，尤其是像 振動(dòng)信號(hào)這類(lèi)單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)量大的信號(hào)，傳輸是其最大問(wèn)題。目前，公知的機(jī)載數(shù)據(jù)記錄儀器主要是指用在飛機(jī)，船舶等交通工具上的設(shè)備，用在井下機(jī)電設(shè)備的機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)是實(shí)時(shí)采集和記錄該設(shè)備的各種工作狀態(tài) 參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康運(yùn)行的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)參數(shù)的跟蹤和記錄，尤其是在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能 夠有效地記錄其發(fā)生故障前的一段時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，便于以后的故障分析和診斷。中 國(guó)專(zhuān)利公告號(hào)為CN 1847799A公開(kāi)一種便攜式煤礦數(shù)碼數(shù)據(jù)信息記錄儀，該儀器采用了低 檔微處理器和小容量存儲(chǔ)器，采集信號(hào)單一，只能對(duì)井下設(shè)備工作條件的瓦斯、一氧化碳、 二氧化碳、溫度等基本環(huán)境參數(shù)做采集和記錄，不能對(duì)井下機(jī)電設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)信號(hào)進(jìn) 行采集和記錄。進(jìn)行煤礦井下大型采掘設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄的意義主要有(1)于獲取煤礦井下大型采掘設(shè)備工作時(shí)的大量原始數(shù)據(jù)，為其健康診斷的研究 提供了寶貴資料；(2)煤礦井下大型采掘設(shè)備工作參數(shù)的獲取為其設(shè)計(jì)及改進(jìn)提供了重要的參考數(shù) 據(jù)。(3)為煤礦井下安全生產(chǎn)的信息化，和最終的無(wú)人化的研究積累最原始最基礎(chǔ)的 數(shù)據(jù)參考資料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的主要目的在于，提供一種機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)，解決上述難題，以 達(dá)到對(duì)煤礦井下大型采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)載長(zhǎng)時(shí)間大容量記錄其自身的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的 要求。本專(zhuān)利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的一種煤礦采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)， 其組成有主機(jī)，本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器。主機(jī)包括嵌入式計(jì)算機(jī)主板、數(shù)據(jù)采集卡、 大容量固態(tài)硬盤(pán)。本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器采集設(shè)備工作狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)，并由其結(jié)構(gòu)內(nèi)的 信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理該振動(dòng)信號(hào)。再由主機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡接收經(jīng)過(guò)調(diào)理后的振動(dòng)信號(hào)，送 至主機(jī)內(nèi)的嵌入式計(jì)算機(jī)主板，經(jīng)處理存儲(chǔ)至主機(jī)內(nèi)的大容量固態(tài)硬盤(pán)中。采集設(shè)備的振 動(dòng)信號(hào)主要研究意義在于(1)可用于設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和健康診斷；(2)可用于煤巖分界識(shí)別的研究，長(zhǎng)期以來(lái)該問(wèn)題始終未能得到解決，是最終實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化無(wú)人綜采工作面的技術(shù)瓶頸之一；(3)可用于設(shè)備載荷譜識(shí)別的研究；主機(jī)通過(guò)其內(nèi)部的嵌入式主板上的串口連接設(shè)備自身的控制單元，通過(guò)設(shè)定通訊 數(shù)據(jù)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)交互通訊，將設(shè)備自身控制單元采集的各個(gè)工作狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到主機(jī)內(nèi)的 嵌入式計(jì)算機(jī)主板上，經(jīng)處理，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主機(jī)內(nèi)的大容量固態(tài)硬盤(pán)中。由于本專(zhuān)利技術(shù)采用了以上的技術(shù)方案，所以具有以下優(yōu)點(diǎn)1、煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)能夠采集設(shè)備的各種工作 狀態(tài)參數(shù)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)具有通信和存儲(chǔ)功能。2、煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)能夠機(jī)載安裝，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)一 個(gè)月以上的跟蹤記錄設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)。3、煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能夠通過(guò)該系統(tǒng)內(nèi)的本安型振動(dòng)加速度傳感器采集并由主機(jī)記錄設(shè)備的振動(dòng)特征信號(hào)及設(shè)備自 身工作狀態(tài)參數(shù)，以便后續(xù)的處理和分析設(shè)備故障的原因。4、煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)中的固態(tài)存儲(chǔ)器采用固態(tài) 非易失性存儲(chǔ)器，在掉電后數(shù)據(jù)仍然不會(huì)丟失，其存儲(chǔ)容量可以保存一個(gè)月以上的設(shè)備工 作狀態(tài)參數(shù)信息，這些信息可以復(fù)制到其他終端以便分析數(shù)據(jù)。5、當(dāng)采掘設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)設(shè)備不升井，也可在不打開(kāi)電控箱的情況下，導(dǎo)出 記錄儀記錄的事故前最后一段時(shí)間的各種關(guān)鍵數(shù)據(jù)，用于分析事故原因，對(duì)于指導(dǎo)設(shè)備的 現(xiàn)場(chǎng)搶修具有重要意義。6、整個(gè)系統(tǒng)體積小，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制；經(jīng)濟(jì)實(shí)用，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益巨大。本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是本專(zhuān)利技術(shù)系統(tǒng)與機(jī)電設(shè)備交互通信模塊示意3是本專(zhuān)利技術(shù)系統(tǒng)加速度振動(dòng)信號(hào)采集模塊示意中1 主機(jī)2 嵌入式計(jì)算機(jī)主板3 大容量固態(tài)硬盤(pán)4 數(shù)據(jù)采集卡5 本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器6:機(jī)電設(shè)備7 主機(jī)串口通信模塊8 機(jī)電設(shè)備串口通信模塊9:機(jī)電設(shè)備電控箱10 主機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集接口11 本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器信號(hào)調(diào)理模塊具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本專(zhuān)利技術(shù)為達(dá)成預(yù)定專(zhuān)利技術(shù)目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提出的煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系 統(tǒng)及其方法的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。有關(guān)本專(zhuān)利技術(shù)的前述及其他
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)為達(dá)成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說(shuō) 明之用，并非用來(lái)對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)加以限制。本專(zhuān)利技術(shù)較佳實(shí)施例的煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)及其方 法，如圖1、圖2、圖3所示，由包括嵌入式計(jì)算機(jī)主板( 、數(shù)據(jù)采集卡(4)、大容量固態(tài)硬盤(pán) (3)在內(nèi)的主機(jī)(1)和本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器( 組成。其中，所述的主機(jī)⑴安裝在機(jī)電設(shè)備(6)自身的電控箱(9)中，由電控箱(9)中供電 模塊供電，提供M伏直流供電。該主機(jī)(1)由嵌入式計(jì)算機(jī)主板O)、數(shù)據(jù)采集卡、大 容量固態(tài)硬盤(pán)C3)緊湊本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種煤礦采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于其由用于采集振動(dòng)加速度信號(hào)的本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器（５）和主機(jī)（１）組成，其中，該本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器（５）安裝在井下煤礦設(shè)備的多個(gè)關(guān)鍵部位并與數(shù)據(jù)采集卡（４）通過(guò)電纜信號(hào)線連接，該主機(jī)（１）安裝在機(jī)電設(shè)備（６）自身的電控箱（９）中，由電控箱（９）中供電模塊供電；在主機(jī)（１）內(nèi)安裝有：一嵌入式計(jì)算機(jī)主板（２），接收處理采集到的各種數(shù)據(jù)；該嵌入式計(jì)算機(jī)主板（２）通過(guò)板載主機(jī)串口通信模塊（７）實(shí)現(xiàn)同機(jī)電設(shè)備（６）的通信；通過(guò)主板ＵＳＢ接口實(shí)現(xiàn)同數(shù)據(jù)采集卡（４）的通信。一數(shù)據(jù)采集卡（４），采集由本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器（５）調(diào)理之后的信號(hào)；該數(shù)據(jù)采集卡（４）通過(guò)主板ＵＳＢ接口供電并實(shí)現(xiàn)與嵌入式計(jì)算機(jī)主板（２）的通信；一大容量固態(tài)硬盤(pán)（３），作為存儲(chǔ)設(shè)備記錄數(shù)據(jù)；該大容量固態(tài)硬盤(pán)（３）為非易失性，可重復(fù)讀寫(xiě)，抗震性能好的存儲(chǔ)設(shè)備。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤礦采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄和振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于其由用于采集 振動(dòng)加速度信號(hào)的本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器( 和主機(jī)(1)組成，其中，該本質(zhì)安全型 振動(dòng)加速度傳感器( 安裝在井下煤礦設(shè)備的多個(gè)關(guān)鍵部位并與數(shù)據(jù)采集卡(4)通過(guò)電纜 信號(hào)線連接，該主機(jī)⑴安裝在機(jī)電設(shè)備(6)自身的電控箱(9)中，由電控箱(9)中供電模 塊供電；在主機(jī)(1)內(nèi)安裝有一嵌入式計(jì)算機(jī)主板O)，接收處理采集到的各種數(shù)據(jù)；該嵌入式計(jì)算機(jī)主板( 通過(guò) 板載主機(jī)串口通信模塊(7)實(shí)現(xiàn)同機(jī)電設(shè)備(6)的通信；通過(guò)主板USB接口實(shí)現(xiàn)同數(shù)據(jù)采 集卡⑷的通信。一數(shù)據(jù)采集卡G)，采集由本質(zhì)安全型振動(dòng)加速度傳感器( 調(diào)理之后的信號(hào)；該數(shù)據(jù) 采集卡(4)通過(guò)主板USB接口供電并實(shí)現(xiàn)與嵌入式計(jì)算機(jī)主板O)的通信；一大容量固態(tài)硬盤(pán)(3)，作為存儲(chǔ)設(shè)備記錄數(shù)據(jù)；該大容量固態(tài)硬盤(pán)(3)為非易失性， 可重復(fù)讀寫(xiě)，抗震性能好的存儲(chǔ)設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下大型采掘設(shè)備機(jī)載大容量數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)，其特征 在于，主機(jī)(1)具備多種通信接口和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力；通過(guò)該主機(jī)串...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳淼，趙國(guó)瑞，楊健健，薛光輝，吳思遙，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：11
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