一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统，所述系统包括多源信息监测节点、多源信息汇聚节点和上位机监控中心。多源信息监测节点包括采集单元和处理单元，采集单元利用声音传感器、振动传感器，电流互感器等采集大型电机运转时的多源信息，并通过微处理器间的串口将多源信息传递给处理单元，用以分析处理并提取特征信息，经NB‑IoT模块将特征信息发送到多源信息汇聚节点；多源信息汇聚节点通过WiFi模块将特征信息发送到上位机监控中心；上位机监控中心对上传的电机特征信息进行展示。本发明专利技术能够实时诊断煤矿大型电机健康状况，保证煤矿大型电机的高效运行，也可以实现煤矿少人、无人化生产的安全理念。

【技术实现步骤摘要】
一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统
本专利技术涉及物联网应用
和电机监测
，具体是一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统。
技术介绍
随着煤矿生产设备机械化、智能化水平的不断提高，煤矿大型电机在煤矿安全生产中发挥着越来越重要的作用，例如通风机、胶带运输机、提升机等大型关键设备在煤矿的高效生产中占据着重要地位，但是煤矿大型设备的非计划停机也给煤矿安全生产带来安全隐患。煤矿各类大型设备运转的核心是大型电机，由于煤矿生产环境恶劣，大型设备中的大型电机均满足防爆要求，这在一定程度上也增加了大型电机的故障诊断难度。目前，对煤矿大型电机故障诊断主要是通过单一振动传感器或电流互感器采集电机工作时的相关信息，再对采集到的信息分析处理，并上传到数据监控界面中，由工作人员不间断的查看数据变化。这种对大型电机故障检测的方式，不仅无法获得电机工作时其他参数的重要信息，而且容易引起工作人员精神疲劳，忽略重要数据；另一方面，为避免人员误闯，造成的安全事故，在煤矿大型设备周围安装护栏，并不能起到提示作用。为此，需要一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统来解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统，该系统利用声音传感器、振动传感器、电流互感器、红外测距传感器和温度传感器实时采集电机工作时的多源信息，以串口通信的方式将多源信息传递给处理单元，处理单元分析处理后得到特征信息，再经NB-IoT模块将得到的特征信息传输到多源信息汇聚节点，汇聚节点通过WiFi模块将特征信息压缩并打包发送给上位机监控中心。本专利技术实现专利技术目的采用如下技术方案：一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统具体是由多源信息监测节点、多源信息汇聚节点和上位机监控中心组成。多源信息监测节点包括采集单元和处理单元，采集单元包括：声音传感器、振动传感器、电流互感器、温度传感器、红外测距传感器、第一微处理器和第一电源模块；处理单元包括：第二微处理器、第一存储器、蜂鸣器、第一NB-IoT模块和第二电源模块；多源信息汇聚节点包括第三微处理器、第三电源模块、第二NB-IoT模块、WiFi模块和第二存储器。多源信息监测节点中的采集单元与处理单元之间以串口的方式完成数据传递，多源信息监测节点通过NB-IoT模块将处理后得到的特征信息传输给多源信息汇聚节点，多源信息汇聚节点将接收的特征信息数据进行打包并压缩，经过WiFi模块发送到上位机监控中心，上位机监控中心对上传的数据进行展示。所述的多源信息监测节点中，包括采集单元与处理单元，采集单元中的微处理器控制声音传感器、振动传感器、电流互感器和温度传感器实时采集电机工作时的声音信息、振动信息、电流信息和温度信息，同时，采集单元中的微处理器控制红外测距传感器实时采集电机运行时周边是否有人以及人员与电机的距离信息，声音传感器、振动传感器、电流互感器、温度传感器和红外测距传感器相应引脚通过导线与微处理器的I/O口相连接，电源模块通过导线为声音传感器、振动传感器、电流互感器、温度传感器、红外测距传感器和微处理器供电，采集单元收集的数据经过UART串口传递给处理单元；处理单元中的微处理器控制存储器存储采集单元采集的多源信息并对信息数据进行分析处理，微处理器控制蜂鸣器用于在人员靠近电机时进行语音报警，微处理器控制NB-IoT模块将处理分析得到的特征信息发送给多源信息汇聚节点。处理单元中的存储器、蜂鸣器和NB-IoT模块的相应引脚通过导线与微处理器的I/O口相连接，而电源模块也是通过导线给微处理器、存储器、蜂鸣器和NB-IoT模块供电。所述的多源信息汇聚节点中，微处理器控制NB-IoT模块接收多源信息监测节点中处理单元分析得到的特征信息，微处理器控制存储器存储多源信息监测节点中处理单元分析得到的特征信息，并将其打包压缩成数据包，微处理器控制WiFi模块实时传输处理后的特征信息数据包；NB-IoT模块、存储器和WiFi模块相应引脚通过导线与微处理器的I/O口相连接，电源模块通过导线为微处理器、存储器和WiFi模块供电，处理后的特征信息数据包通过WiFi模块发送到上位机监控中心。所述的上位机监控中心通过WiFi无线网络接收多源信息汇聚节点的特征信息数据包，并将其展示在上位机显示界面，来获得当前电机运行时的状况信息。本专利技术现有技术相比，其有益效果体现在：1、采用多感融合技术，通过多种传感器采集电机工作时的多源信息，并对多源信息处理分析，作为电机是否发生故障的依据。特别是增加声音传感器采集电机工作时的声音信息，不仅与振动传感器采集到的振动信息形成信息互补，增加了电机工作时的信息量，而且采用声音传感器采集电机工作时的声音信息不受安装空间的约束。2、采用电流互感器，一方面可以保证数据的唯一性，为采集到的电机在不同工作状态下的多源信息打上标签；另一方面在电机同一工作状态下，作为电机故障诊断中多源信息的一部分。3、电机工作时，为减少因人员靠近电机造成的安全事故，采用红外测距传感器，不仅可以实时检测是否有人员出现，也可以测量人员与的电机的距离。根据设置的阈值触发蜂鸣器提醒人员远离电机。附图说明图1为本专利技术的系统工作原理图。图2为本专利技术中多源信息监测节点的采集单元结构图。图3为本专利技术中多源信息监测节点的处理单元结构图。图4为本专利技术中多源信息汇聚节点结构图。其中，图2中：1-声音传感器，2-振动传感器，3-电流互感器，4-红外测距传感器，5-温度传感器，601-第一微处理器，701-第一电源模块。图3中：8-蜂鸣器，901-第一存储器，1001-第一NB-IoT模块，602-第二微处理器，702-第二电源模块。图4中：11-WiFi模块，1002-第二NB-IoT模块，902-第二存储器，603-第三微处理器，703-第三电源模块。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术做进一步解释说明。如图1所示，本专利技术的一种多感融合煤矿大型电机故障诊断系统的工作流程图，该系统由多源信息监测节点、多源信息汇聚节点和上位机监控中心构成，其中，多源信息监测节点包括采集单元与处理单元。其具体实施过程为：多源信息监测节点的采集单元中第一电源模块701首先为第一微处理器601、声音传感器1、振动传感器2、电流互感器3、温度传感器4和红外测距传感器5供电，使第一微处理器601上电初始化。当电机工作时，在距离电机1米左右的不同位置安置声音传感器1，由第一微处理器601控制声音传感器1采集声音信息；振动传感器2放置在电机外壳与转轴附近，由第一微处理器601控制振动传感器2采集振动信息；电流互感器3安装在电机的电路接线中，由第一微处理器601控制电流互感器采集电机在不同状态下的电流信息；温度传感器4放置在电机外壳上，由第一微处理器601控制温度传感器4采集温度信息；红外测距传感器5放置在安全围栏不同方向上，由第一微处理器601控制红外测距传感器5采集采集电机运行时周边是否有人以及人员与电机的距离信息；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统，其特征在于：所述的故障诊断系统包括多源信息监测节点、多源信息汇聚节点和上位机监控中心，多源信息监测节点包括采集单元和处理单元，采集单元包括声音传感器(1)、振动传感器(2)、电流互感器(3)、温度传感器(4)、红外测距传感器(5)、第一微处理器(601)和第一电源模块(701)；处理单元包括第二微处理器(602)、第二电源模块(702)、蜂鸣器(8)第一存储器(901)和第一NB-IoT模块(1001)；多源信息汇聚节点包括第三微处理器(603)、第三电源模块(703)、第二存储器(902)、第二NB-IoT模块(1002)和WiFi模块(11)；多源信息监测节点中的采集单元与处理单元的数据发送通过第一微处理器(601)与第二微处理器(602)的串口来完成；多源信息监测节点与多源信息汇聚节点之间通过第一NB-IoT模块(1001)和第二NB-IoT模块(1002)来进行数据发送；多源信息汇聚节点通过WiFi模块(11)将数据发送到上位机监控中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统，其特征在于：所述的故障诊断系统包括多源信息监测节点、多源信息汇聚节点和上位机监控中心，多源信息监测节点包括采集单元和处理单元，采集单元包括声音传感器(1)、振动传感器(2)、电流互感器(3)、温度传感器(4)、红外测距传感器(5)、第一微处理器(601)和第一电源模块(701)；处理单元包括第二微处理器(602)、第二电源模块(702)、蜂鸣器(8)第一存储器(901)和第一NB-IoT模块(1001)；多源信息汇聚节点包括第三微处理器(603)、第三电源模块(703)、第二存储器(902)、第二NB-IoT模块(1002)和WiFi模块(11)；多源信息监测节点中的采集单元与处理单元的数据发送通过第一微处理器(601)与第二微处理器(602)的串口来完成；多源信息监测节点与多源信息汇聚节点之间通过第一NB-IoT模块(1001)和第二NB-IoT模块(1002)来进行数据发送；多源信息汇聚节点通过WiFi模块(11)将数据发送到上位机监控中心。


2.根据权利要求1所述的一种多感融合的煤矿大型电机故障诊断系统，其特征在于：多源信息监测节点由采集单元和处理单元组成，采集单元包括声音传感器(1)、振动传感器(2)、电流互感器(3)、温度传感器(4)、红外测距传感器(5)、第一微处理器(601)和第一电源模块(701)，声音传感器(1)、振动传感器(2)、电流互感器(3)、温度传感器(4)和红外测距传感器(5)的相应引脚通过导线与第一微处理器(601)的I/O口相连，第一电源模块(701)通过导线为声音传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰臣，李敬兆，秦晓伟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34