【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于监测系统相关，具体为矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统及方法。
技术介绍
1、电泵是一种利用电能驱动叶轮旋转，从而将液体输送到所需地点的设备，广泛应用于工业、农业、建筑、矿山等领域。电泵的性能和寿命与其运行状态和故障情况密切相关，因此，对电泵的运行参数和状态信息进行实时监测和分析，及时发现和诊断电泵的故障，是保证电泵的安全、高效、稳定运行的重要手段。
2、矿用隔爆型潜水排沙电泵是一种专门用于矿井中排除水和沙的电泵，具有结构紧凑、性能可靠、安全防爆等特点，是矿井排水的主要设备之一。由于矿用隔爆型潜水排沙电泵工作在恶劣的环境中，经常受到水、沙、泥、煤尘等物质的侵蚀和冲击，容易出现电机过热、叶轮堵塞、轴承磨损、水封损坏、电缆断裂等故障，影响电泵的正常运行，甚至造成电泵的损坏和矿井的事故。因此，对矿用隔爆型潜水排沙电泵的运行状态和故障进行有效的监测和诊断，是保证矿井排水的安全和效率的关键。
3、目前，对矿用隔爆型潜水排沙电泵的故障监测和诊断的方法主要有以下几种：
4、人工巡检法：这种方法是由操作人员定期对电泵的运行情况进行观察和检查，根据经验判断电泵是否存在故障，如温度、声音、振动等。这种方法的优点是简单易行，不需要额外的设备和技术，但是缺点是效率低下，准确性差，不能实现电泵的实时监测和远程控制，也不能及时发现和处理电泵的故障，容易造成电泵的损坏和矿井的事故。
5、仪器仪表法：这种方法是利用各种仪器仪表对电泵的运行参数和状态信息进行测量和记录，如温度计、电流表、振动仪、水位计
6、信号处理法：这种方法是利用信号处理的技术对电泵的运行数据进行分析和处理，如时域分析、频域分析、时频域分析等，从中提取出反映电泵的运行状况和故障情况的特征信号，如温度、电流、振动、水位等的波形、幅值、频率、能量、频谱等，然后根据特征信号判断电泵是否存在故障，如温度、电流、振动、水位等的波形、幅值、频率、能量、频谱等是否异常。这种方法的优点是能够较为全面地反映电泵的运行状况，但是缺点是信号处理的技术比较复杂，需要专业的人员和设备，而且信号处理的结果往往是定性的和主观的，不能实现电泵的量化评估和客观诊断，也不能提供电泵的故障原因和维修建议。
7、综上所述，现有的对矿用隔爆型潜水排沙电泵的故障监测和诊断的方法都存在一定的不足，不能满足矿井排水的安全和效率的要求，因此，急需一种能够实现对矿用隔爆型潜水排沙电泵的运行状态和故障进行实时监测和智能诊断的系统和方法，以提高电泵的性能和寿命，保证矿井排水的安全和效率。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统及方法，用于解决现有技术中矿用隔爆型潜水排沙电泵的故障监测和诊断的方法不能满足矿井排水的安全和效率的要求的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，包括：
4、传感器，安装在电泵的关键部件上，用于实时采集电泵的运行参数和状态信息，包括温度、电流、振动、水位信息；
5、无线通信模块，与传感器相连接，用于将采集到的数据通过无线信号发送到井口的数据接收器；
6、数据接收器，安装在井口，用于接收来自无线通信模块的数据；
7、数据处理单元，与数据接收器相连接，用于对接收到的数据进行分析和建模，提取出电泵的正常工作特征和故障特征，建立电泵的故障诊断模型；
8、显示单元，与数据处理单元相连接，用于向操作人员和维修人员提供电泵的运行状态和故障报警，以及故障原因和维修建议；
9、数据存储单元，与数据处理单元相连接，用于将电泵的运行数据和故障信息存储在数据库中，用于后续的数据分析和故障预测；
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过传感器实时采集电泵的运行参数和状态信息，如温度、电流、振动、水位等，能够全面反映电泵的运行状况，及时发现电泵的异常现象，提高电泵的监测精度和实时性；
11、通过无线通信模块将采集到的数据通过无线信号发送到井口的数据接收器，能够克服电缆的限制，实现电泵的远程监测和控制，提高电泵的通信效率和安全性；
12、通过数据处理单元对接收到的数据进行分析和建模，提取出电泵的正常工作特征和故障特征，建立电泵的故障诊断模型，能够利用数据挖掘和机器学习的方法，实现电泵的智能诊断和预测，提高电泵的诊断准确性和可靠性；
13、通过显示单元向操作人员和维修人员提供电泵的运行状态和故障报警，以及故障原因和维修建议，能够利用图形化和语音化的方式，实现电泵的友好交互和指导，提高电泵的维护效率和质量；
14、通过数据存储单元将电泵的运行数据和故障信息存储在数据库中，用于后续的数据分析和故障预测，能够利用关系型数据库的技术，实现电泵的历史数据的查询、统计、分析和预测，提高电泵的数据管理和优化能力。
15、作为上述方案的进一步改进，所述的传感器为温度传感器、电流传感器、振动传感器、水位传感器，用于实时采集电泵的温度、电流、振动、水位参数和状态信息；
16、其中，温度传感器用于测量电泵的电机、叶轮、轴承、泵体等部位的温度，该温度为电泵的运行参数之一，该温度传感器的输出信号为电压信号，与温度成正比，可用以下公式表示：
17、，其中，为温度传感器的输出电压，t为电泵的温度，k为温度传感器的灵敏度系数；
18、其中，电流传感器用于测量电泵的电机的电流，该电流为电泵的运行参数之一，该电流传感器的输出信号为电压信号，与电流成正比，可用以下公式表示：
19、，其中，为电流传感器的输出电压，为电泵的电机电流，k为电流传感器的灵敏度系数；
20、其中，振动传感器的输出信号为电压信号，与振动的幅值和频率有关，可用以下公式表示：
21、，其中，为振动传感器的输出电压，a为电泵的轴承振动的幅值，为电泵的轴承振动的频率，t为时间，和为振动传感器的灵敏度系数；
22、其中，水位传感器用于测量电泵的泵体的水位，该水位为电泵的状态信息之一该水位传感器的输出信号为电阻信号，与水位成正比，可用以下公式表示：
23、，
24、其中，为水位传感器的输出电阻，为电泵的泵体水位，为水位传感器的灵敏度系数。
25、上述改进的技术效果为：可以实时采集电泵的温度、电流、振动、水位等参数和状态信息，及时发现电泵的运行状况和故障情况，提高电泵的安全性和可靠性，减少故障停机和维修成本，延长电泵的使用寿命。
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【技术保护点】
1.一种矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的传感器为温度传感器、电流传感器、振动传感器、水位传感器，用于实时采集电泵的温度、电流、振动、水位参数和状态信息。
3.根据权利要求2所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，温度传感器用于测量电泵的电机、叶轮、轴承、泵体的温度，该温度为电泵的运行参数之一，该温度传感器的输出信号为电压信号，与温度成正比，可用以下公式表示：
4.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的数据接收器为无线传感器网络中的协调器，用于接收来自无线通信模块的无线信号，即电泵的运行数据的无线传输，将其转换为有线信号，即电泵的运行数据的有线传输，通过有线通信接口与数据处理单元相连接，将电泵的运行数据传输给数据处理单元，用于实现电泵的数据采集和处理；
5.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的数据处理单元为一台工控机或具有数据处理能力的设备，内置有
6.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的显示单元为一台显示器或具有显示能力的设备，以及一个扬声器或具有语音播报能力的设备，用于向操作人员和维修人员提供电泵的运行状态和故障报警，以及故障原因和维修建议，该显示单元与数据处理单元相连接，接收来自数据处理单元的电泵的运行数据、故障类型、故障位置、维修建议信息。
7.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的数据存储单元为一台数据库服务器或具有数据存储能力的设备，用于将电泵的运行数据和故障信息存储在数据库中，用于后续的数据分析和故障预测。
8.一种矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，采用数据挖掘和机器学习的方法，对电泵的运行数据进行分析和建模，提取出电泵的正常工作特征和故障特征，建立电泵的故障诊断模型，具体包括以下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的传感器为温度传感器、电流传感器、振动传感器、水位传感器，用于实时采集电泵的温度、电流、振动、水位参数和状态信息。
3.根据权利要求2所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，温度传感器用于测量电泵的电机、叶轮、轴承、泵体的温度，该温度为电泵的运行参数之一，该温度传感器的输出信号为电压信号，与温度成正比，可用以下公式表示：
4.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的数据接收器为无线传感器网络中的协调器，用于接收来自无线通信模块的无线信号，即电泵的运行数据的无线传输，将其转换为有线信号，即电泵的运行数据的有线传输，通过有线通信接口与数据处理单元相连接，将电泵的运行数据传输给数据处理单元，用于实现电泵的数据采集和处理；
5.根据权利要求1所述的矿用隔爆型潜水排沙电泵故障监测系统，其特征在于，所述的数据处理单元为一台工控机或具有数据处理能力的设备，内置有数据处理软件，用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，宋新闻，张宁宁，
申请(专利权)人：山东大洋矿用设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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