矿用设备预警系统技术方案

本发明专利技术涉及一种矿用设备预警系统，其特征是：包括风井分站、主控系统、远程诊断系统、无线采集模块和网络服务站，所述无线采集模块包括基站和节点，所述节点包括振动温度传感器、DSP数据处理板和无线收发模块，所述无线收发模块通过无线网络与基站相连接，所述基站通过地面环网与主控系统相连接，所述主控系统、风井分站、远程诊断系统和网络服务站通过地面环网相互连接在一起。本发明专利技术网络中所有无线节点都与基站进行双向通信，各节点间并不通信。星型网络较其他两种网络具有整体功耗最低、容易移动、易于扩展等优点。

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.

【技术实现步骤摘要】
矿用设备预警系统
本专利技术属于网络
，具体涉及一种矿用设备预警系统。
技术介绍
煤矿机电设备群是煤矿生产行业的重要装备和物质基础，并且设备数量多，功率大。这些设备一旦发生故障停机，轻者影响产量，重者将会造成重大人员伤亡事故。因此，大型关键设备的安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行不仅关系到企业的经济效益，而且关系到矿井生产安全和社会和谐。目前一些大型机电设备即使配置一些故障后备保护功能，或开展离线仪器仪表巡检方式，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，由于对设备的巡检周期较长，运行人员和管理人员都不能实时了解设备的运行状态，设备故障无法在早期发现，从而错过处理问题的最佳时机。特别地，煤矿某些场合，由于环境、位置等原因限制，难以进行人工巡检。目前，英、美各国在众多行业广泛开展设备异常状态辨识与预警技术的应用研究，具有领先地位。而日本则在民用行业，如钢铁、化工等行业发展较快，占有明显优势。据调研，目前国内机电设备异常状态辨识与预警技术也得到广泛重视和发展，在航空、交通、石化等行业应用广泛。但是，在煤矿行业起步较晚，技术还不成熟，特别是基于无线传感器网络技术的在线煤矿大型机电设备群异常运行状态辨识与预警网络化系统基本还没有产品出现。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提出了一种矿用设备预警系统，所述系统以现代科学中的系统论、控制论、可靠性理论、失效理论等为理论基础，以无线传感器网络为技术手段，研制一套在线煤矿大型机电设备群异常运行状态辨识与预警网络化系统。该系统结合监测对象的特殊性，有针对性地对各关键运行状态参数进行连续监测，对设备做出适时评价，对故障提前预警并做出诊断，使企业对设备的维修管理从计划性维修、事故性维修逐步过渡到以状态监测为基础的预防性维修，提高了煤矿设备管理现代化水平，创造出巨大的经济效益。所述系统数据采集部分是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。其特别适合于部署在矿井这样环境恶劣、高度危险的区域内。本专利技术的技术方案为：一种矿用设备预警系统，包括风井分站、主控系统、远程诊断系统、无线采集模块和网络服务站，所述无线采集模块包括基站和节点，所述节点包括振动温度传感器、DSP数据处理板和无线收发模块，所述无线收发模块通过无线网络与基站相连接，所述基站通过地面环网与主控系统相连接，所述主控系统、风井分站、远程诊断系统和网络服务站通过地面环网相互连接在一起。所述无线收发模块设有一个可配置的调制解调器，支持不同的调制格式，使其数据的传输速率达到500kbps。远程诊断系统是以无线采集模块在线监测机组的数据为基础,根据在线监测所获得的振动信号、过程参数等实时数据,根据主控系统中信号分析模块的分析结果,提取反映机组运行状态的特征数据,并结合机组历史故障档案进行综合分析,对发生故障的机组进行诊断。所述远程诊断系统设有预警处理模块，预警处理模块是将各通道采集处理后的数据与诊断标准进行比较，判断设备是否处于正常运行状态。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术机电设备安全运行寿命延长效果，不小于25％；2、本专利技术维修次数和维修费用减少50％；3、本专利技术无线传感器网络覆盖半径大于50米；4、本专利技术无线传感器网络能耗控制与协议合理性；5、本专利技术异常状态辨识与故障特征量识别误差小于0.5％；6、本专利技术异常运行状态辨识与预警系统正确率大于99.5％；7、本专利技术无限传感器网络基站具有以太网通信接口及标准通信协议，并可直接与煤矿光纤以太环网无缝联网；8、本专利技术网络中所有无线节点都与基站进行双向通信，各节点间并不通信。星型网络较其他两种网络具有整体功耗最低、容易移动、易于扩展等优点；9、本专利技术采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。其特别适合于部署在矿井这样环境恶劣、高度危险的区域内。附图说明以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。图1为本专利技术无线传感器网络组成原理框图。图2为本专利技术网络节点结构示意图。图3为本专利技术网络节点内部原理框图。图4为本专利技术DSP数据处理板组成示意图。图5为本专利技术基站结构示意图。图6为本专利技术系统结构框图。图7为本专利技术在线振动监测与故障诊断技术路线示意图。图8为本专利技术预警处理流程示意图。图中，1、节点；2、基站；3、地面监测主站；4、振动温度传感器；5、DSP数据处理板；6、无线收发模块；7、电池电源；8、SRAM模块；9、电源；10、TMS320F2812芯片；11、数字1/0接口；12、八路ADC；13、RS485/422接口；14、JTAG；15、射频模块；16、MSP430F1611芯片；17、电源；18、以太网接口；19、USB；20、RS232接口；21、主控系统；22、远程诊断系统；23、风井分站；24、地面环网；25、网络服务站；26、待检设备；27、典型特征；28、故障诊断；29、设备维修；30、监测特征；31、通道报警；32、FFT变换；33、特征提取；34、故障诊断；35、记录事件；36、显示打印。具体实施方式：参见图1至图8所示，本专利技术包括风井分站23、主控系统21、远程诊断系统22、无线采集模块和网络服务站25，所述无线采集模块包括基站2和节点1，所述节点1包括振动温度传感器4、DSP数据处理板5和无线收发模块6，所述无线收发模块6通过无线网络与基站2相连接，所述基站2通过地面环网24与主控系统21相连接，所述节点1由电池电源7供电，地面环网24为以太网网络，所述主控系统21包含地面监测主站3，所述主控系统21、风井分站23、远程诊断系统22和网络服务站25通过地面环网24相互连接在一起。所述无线收发模块6设有一个可配置的调制解调器，支持不同的调制格式，使其数据的传输速率达到500kbps。远程诊断系统22是以无线采集模块在线监测机组的数据为基础,根据在线监测所获得的振动信号、过程参数等实时数据,根据主控系统21中信号分析模块的分析结果,提取反映机组运行状态的特征数据,并结合机组历史故障档案进行综合分析,对发生故障的机组进行诊断。引起机器故障和失效的原因是多方面的。故障诊断子系统是以机组的在线监测为基础,根据在线监测所获得的振动信号、过程参数等实时数据,根据信号分析诊断服务器中信号分析模块的分析结果,提取反映机组运行状态的特征数据,并结合领域专家知识和机组历史故障档案进行综合分析,对发生故障的机组进行诊断,确定故障的部位、原因、类型、性质,并提供维修的参考建议。振动监测与故障诊断技术路线示意图如图7所示，诊断步骤包括待检设备26、典型特征27、故障诊断28、设备维修29、监测特征30。所述远程诊断系统22设有预警处理模块，预警处理模块是将各通道采集处理后的数据与诊断标准进行比较，从通道报警31、FFT变换32、特征提取33、故障诊断34、记录事件35，最后到显示打印36，判断设备是否处于正常运行状态。本专利技术适用于矿井应用领域，如矿井通风机系统、皮带运输机设备都是由转动部件和非转动部件构成的，转动部件包括转子及与转子连接的联轴器、齿轮等；非转动部件包括各类轴承、轴承座、机壳及基座等。它们的状态特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用设备预警系统，其特征是：包括风井分站、主控系统、远程诊断系统、无线采集模块和网络服务站，所述无线采集模块包括基站和节点，所述节点包括振动温度传感器、DSP数据处理板和无线收发模块，所述无线收发模块通过无线网络与基站相连接，所述基站通过地面环网与主控系统相连接，所述主控系统、风井分站、远程诊断系统和网络服务站通过地面环网相互连接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种矿用设备预警系统，其特征是：包括风井分站、主控系统、远程诊断系统、无线采集模块和网络服务站，所述无线采集模块包括基站和节点，所述节点包括振动温度传感器、DSP数据处理板和无线收发模块，所述无线收发模块通过无线网络与基站相连接，所述基站通过地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金鹤，
申请(专利权)人：王金鹤，
类型：发明
国别省市：山东,37