一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统，由包括嵌入式计算机主板、数据采集卡、大容量固态硬盘在内的主机、本质安全型振动加速度传感器组成。主机内的嵌入式计算机主板通过其板载I/O接口接收并实时将外部信号储存到大容量固态硬盘中，该外部信号主要有两个来源，一种外部信号是由机电设备自身的控制系统采集并通过通信接口传到主机中，并实时的存储到大容量固态硬盘中；另外一种信号是由本质安全型振动加速度传感器采集，并经信号调理模块调理后由主机内的数据采集卡采集，再由数据采集卡通过其通信接口传到嵌入式计算机主板中，并实时存储到大容量固态硬盘中。本实用新型专利技术成本低，精度高，实时性好且操作方便。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于采集记录机电设备状态参数的仪器，尤其是能用于煤矿井下采掘设备的机载大容量数据记录仪系统。
技术介绍
煤矿井下大型采掘设备，是指为煤矿井下综采工作面使用的各种采煤机和综掘工作面使用的各种掘进机，是煤炭综合机械化生产中最为关键的大型设备。在井下作业，工作环境恶劣，粉尘量大，能见度低，工作空间狭窄，极易偏离工作方向和造成机械设备的损耗，因此对设备性能要求较高。而煤炭生产是一个恶性事故频发的行业，事故死亡人数远远高于发达国家和世界平均事故死亡率。发展无人值守，最大程度上实现工作面的无人化，有助于提高生产过程的安全性，是煤矿机械发展的一个方向。井下生产设备日趋大型化、高速化、自动化和智能化，年产煤量也逐年攀升，一旦出现设备故障，造成的损失也就更大，因此对系统的安全性、可靠性和有效性的要求也进一步提高。于此同时人们希望不仅能够在出现故障时提供故障的检测与隔离，还要求能在系统发生故障前就能预先知道，也就是能够进行故障趋势预测。这样，就能够有足够的时间采取措施防止故障的发生，避免不必要的损失。保证煤矿井下大型采掘设备的正常健康工作是高效生产的需要，同时也能创造巨大的社会效益和经济效益。而故障诊断和故障趋势预测的前提是获取综合采掘设备的工作状态参数并进行状态监测。目前常用的井下综合采掘设备状态监测方法有(1)机载状态监测(2)有线远程状态监测(3)无线远程状态监测其中有线监测的方式在具体实施的过程中线缆会随着设备的运动而不断的弯折， 造成线缆的损坏，这样不仅增加了故障点，而且经常更换线缆也会造成增加成本和不能正常生产。为了克服有线远程状态监测的弱点，在设备上安装无线发射装置，并在井下合理的布置无线接收点，再通过有线网络传至地面进行状态监测。但这总无线监测的方式虽是目前的一个研究热点，但远不成熟，而且进行状态监测和故障诊断诊断研究首要解决的问题应是数据的获取。目前的数据获取方式有(1)煤矿用便携式数据记录仪(2)基于网络的数据获取以前述两种网络结构为基础，获取采煤机运行时的电流、电压、速度、温度等基本参数数据，但是正如前所述，这些参数通过网络向地面传输还存在技术上的问题，尤其是像振动信号这类单位时间内数据量大的信号，传输是其最大问题。目前，公知的机载数据记录仪器主要是指用在飞机，船舶等交通工具上的设备，用在井下机电设备的机载大容量数据记录仪系统是实时采集和记录该设备的各种工作状态参数，实现设备健康运行的实时工作状态参数的跟踪和记录，尤其是在设备发生故障时，能够有效地记录其发生故障前的一段时间的运行状态参数，便于以后的故障分析和诊断。中国专利公告号为CN 1847799A公开一种便携式煤矿数码数据信息记录仪，该仪器采用了低档微处理器和小容量存储器，采集信号单一，只能对井下设备工作条件的瓦斯、一氧化碳、 二氧化碳、温度等基本环境参数做采集和记录，不能对井下机电设备工作状态参数信号进行采集和记录。进行煤矿井下大型采掘设备的数据记录的意义主要有(1)于获取煤矿井下大型采掘设备工作时的大量原始数据，为其健康诊断的研究提供了宝贵资料；(2)煤矿井下大型采掘设备工作参数的获取为其设计及改进提供了重要的参考数据。(3)为煤矿井下安全生产的信息化，和最终的无人化的研究积累最原始最基础的数据参考资料。
技术实现思路
本技术的主要目的在于，提供一种机载大容量数据记录仪系统，解决上述难题，以达到对煤矿井下大型采掘设备实现机载长时间大容量记录其自身的各种运行状态参数的要求。本技术是这样实现的一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统，其组成有主机，本质安全型振动加速度传感器。主机包括嵌入式计算机主板、数据采集卡、大容量固态硬盘。前述的一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统，是由用于采集振动加速度信号的本质安全型振动加速度传感器( 和主机(1)组成，其中，该本质安全型振动加速度传感器( 安装在井下煤矿设备的多个关键部位并与数据采集卡(4)通过电缆信号线连接，该主机⑴安装在机电设备(6)自身的电控箱(9)中，由电控箱(9)中供电模块供电；在主机(1)内安装有一嵌入式计算机主板O)，接收处理采集到的各种数据；该嵌入式计算机主板(2) 通过板载主机串口通信模块(7)实现同机电设备(6)的通信；通过主板USB接口实现同数据采集卡的通信。一数据采集卡，采集由本质安全型振动加速度传感器( 调理之后的信号；该数据采集卡(4)通过主板USB接口供电并实现与嵌入式计算机主板O)的通信；一大容量固态硬盘(3)，作为存储设备记录数据；该大容量固态硬盘C3)为非易失性，可重复读写，抗震性能好的存储设备。前述的煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统，主机(1)具备多种通信接口和大容量数据存储能力；通过该主机串口通信模块(7)连接机电设备电控箱(9)中的主控单元；通过主机振动信号采集接口(10)连接本质安全型振动加速度传感器信号调理模块(11)。前述的煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统，其中所述的本质安全型振动加速度传感器(5)自身具备的本质安全型振动加速度传感器信号调理模块(11)，以调理采集振动加速度信号；并能在井下煤矿机电设备上安装和使用。前述的煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统，其中所述的主机(1) 仅采用电控箱中的电源模块供电；可以长时间的安装在煤矿井下大型采掘设备电控箱中， 能够达到机载的要求。前述的煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统，其中所述的数据采集卡(4)为具备多通道采集、硬件可调的单双端信号输入，软件可调的高采样频率的数据采集卡。可以采集正负5伏的电压信号，并通过通过主板USB接口实现与嵌入式计算机主板 (2)的通信，实现信号的传输。由于本技术采用了以上的技术方案，所以具有以下优点1、煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统能够采集设备的各种工作状态参数信号，并对这些信号具有通信和存储功能。2、煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统能够机载安装，实现长达一个月以上的跟踪记录设备的工作状态参数。3、煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统在设备出现故障时能够通过该系统内的本安型振动加速度传感器采集并由主机记录设备的振动特征信号及设备自身工作状态参数，以便后续的处理和分析设备故障的原因。4、煤矿井下大型采掘设备机载大容量数据记录仪系统中的固态存储器采用固态非易失性存储器，在掉电后数据仍然不会丢失，其存储容量可以保存一个月以上的设备工作状态参数信息，这些信息可以复制到其他终端以便分析数据。5、当采掘设备出现故障时，及时设备不升井，也可在不打开电控箱的情况下，导出记录仪记录的事故前最后一段时间的各种关键数据，用于分析事故原因，对于指导设备的现场抢修具有重要意义。6、整个系统体积小，操作简单，自动控制；经济实用，社会和经济效益巨大。本技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明图1是本技术系统结构示意图图2是本技术系统与机电设备交互通信模块示意图图3是本技术系统加速度振动信号采集模块示意图图中1 主机2 嵌入式计算机主板3 大容量固态硬盘4 数据采集卡5 本质安全型振动加速度传感器 6 机电设备7 主机串口通信模块8 机电设本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统，其特征在于其由用于采集振动加速度信号的本质安全型振动加速度传感器（５）和主机（１）组成，其中，该本质安全型振动加速度传感器（５）安装在井下煤矿设备的多个关键部位并与数据采集卡（４）通过电缆信号线连接，该主机（１）安装在机电设备（６）自身的电控箱（９）中，由电控箱（９）中供电模块供电；在主机（１）内安装有：－－嵌入式计算机主板（２），接收处理采集到的各种数据；该嵌入式计算机主板（２）通过板载主机串口通信模块（７）实现同机电设备（６）的通信；通过主板ＵＳＢ接口实现同数据采集卡（４）的通信。－－数据采集卡（４），采集由本质安全型振动加速度传感器（５）调理之后的信号；该数据采集卡（４）通过主板ＵＳＢ接口供电并实现与嵌入式计算机主板（２）的通信；－－大容量固态硬盘（３），作为存储设备记录数据；该大容量固态硬盘（３）为非易失性，可重复读写，抗震性能好的存储设备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淼，赵国瑞，杨健健，薛光辉，吴思遥，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：实用新型
国别省市：11