專利名稱：煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤礦機(jī)電設(shè)備群是煤礦生產(chǎn)行業(yè)的重要裝備和物質(zhì)基礎(chǔ)，并且設(shè)備數(shù)量多，功率大。這些設(shè)備一旦發(fā)生故障停機(jī)，輕者影響產(chǎn)量，重者將會(huì)造成重大人員傷亡事故。因此，大型關(guān)鍵設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且關(guān)系到礦井生產(chǎn)安全和社會(huì)和諧。目前ー些大型機(jī)電設(shè)備即使配置ー些故障后備保護(hù)功能，或開展離線儀器儀表巡檢方式，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，由于對(duì)設(shè)備的巡檢周期較長(zhǎng)，運(yùn)行人員和管理人員都不能實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備故障無法在早期發(fā)現(xiàn)，從而錯(cuò)過處理問題的最佳時(shí)機(jī)。特別地，煤礦某些場(chǎng)合，由于環(huán)·境、位置等原因限制，難以進(jìn)行人工巡檢。目前，英、美各國(guó)在眾多行業(yè)廣泛開展設(shè)備異常狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用研究，具有領(lǐng)先地位。而日本則在民用行業(yè)，如鋼鐵、化工等行業(yè)發(fā)展較快，占有明顯優(yōu)勢(shì)。據(jù)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)機(jī)電設(shè)備異常狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警技術(shù)也得到廣泛重視和發(fā)展，在航空、交通、石化等行業(yè)應(yīng)用廣泛。但是，在煤礦行業(yè)起步較晚，技術(shù)還不成熟，特別是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在線煤礦大型機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)基本還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)以現(xiàn)代科學(xué)中的系統(tǒng)論、控制論、可靠性理論、失效理論等為理論基礎(chǔ)，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)手段，研制ー套在線煤礦大型機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合監(jiān)測(cè)對(duì)象的特殊性，有針對(duì)性地對(duì)各關(guān)鍵運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備做出適時(shí)評(píng)價(jià)，對(duì)故障提前預(yù)警并做出診斷，使企業(yè)對(duì)設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事故性維修逐步過渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，提高了煤礦設(shè)備管理現(xiàn)代化水平，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集部分是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信的方式形成一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。其特別適合于部署在礦井這樣環(huán)境惡劣、高度危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，包括風(fēng)井分站、主控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、無線采集模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站，所述無線采集模塊包括基站和節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)包括振動(dòng)溫度傳感器、DSP數(shù)據(jù)處理板和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與基站相連接，所述基站通過地面環(huán)網(wǎng)與主控系統(tǒng)相連接，所述主控系統(tǒng)、風(fēng)井分站、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站通過地面環(huán)網(wǎng)相互連接在一起。所述無線收發(fā)模塊設(shè)有ー個(gè)可配置的調(diào)制解調(diào)器，支持不同的調(diào)制格式，使其數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到500kbps。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是以無線采集模塊在線監(jiān)測(cè)機(jī)組的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)所獲得的振動(dòng)信號(hào)、過程參數(shù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)主控系統(tǒng)中信號(hào)分析模塊的分析結(jié)果，提取反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)，并結(jié)合機(jī)組歷史故障檔案進(jìn)行綜合分析，對(duì)發(fā)生故障的機(jī)組進(jìn)行診斷。所述遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)有預(yù)警處理模塊，預(yù)警處理模塊是將各通道采集處理后的數(shù)據(jù)與診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。本實(shí)用新型具有如下有益效果I、本實(shí)用新型機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行壽命延長(zhǎng)效果，不小于25% ；2、本實(shí)用新型維修次數(shù)和維修費(fèi)用減少50% ；·[0011]3、本實(shí)用新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑大于50米；4、本實(shí)用新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗控制與協(xié)議合理性；5、本實(shí)用新型異常狀態(tài)辨識(shí)與故障特征量識(shí)別誤差小于O. 5% ；6、本實(shí)用新型異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)正確率大于99. 5% ；7、本實(shí)用新型無限傳感器網(wǎng)絡(luò)基站具有以太網(wǎng)通信接ロ及標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并可直接與煤礦光纖以太環(huán)網(wǎng)無縫聯(lián)網(wǎng)；8、本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)中所有無線節(jié)點(diǎn)都與基站進(jìn)行雙向通信，各節(jié)點(diǎn)間并不通信。星型網(wǎng)絡(luò)較其他兩種網(wǎng)絡(luò)具有整體功耗最低、容易移動(dòng)、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)；9、本實(shí)用新型采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。其特別適合于部署在礦井這樣環(huán)境惡劣、高度危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
進(jìn)ー步說明本實(shí)用新型。圖I為本實(shí)用新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成原理框圖。圖2為本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部原理框圖。圖4為本實(shí)用新型DSP數(shù)據(jù)處理板組成示意圖。圖5為本實(shí)用新型基站結(jié)構(gòu)不意圖。圖6為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖7為本實(shí)用新型在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)路線示意圖。圖8為本實(shí)用新型預(yù)警處理流程示意圖。圖中，I、節(jié)點(diǎn)；2、基站；3、地面監(jiān)測(cè)主站；4、振動(dòng)溫度傳感器；5、DSP數(shù)據(jù)處理板；
6、無線收發(fā)模塊；7、電池電源；8、SRAM模塊；9、電源;10、TMS320F2812芯片;11、數(shù)字1/0接ロ ；12、八路 ADC ;13、RS485/422 接 ロ ；14、JTAG ;15、射頻模塊；16、MSP430F1611 芯片；17、電源；18、以太網(wǎng)接ロ ；19、USB ;20、RS232接ロ ；21、主控系統(tǒng)；22、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)；23、風(fēng)井分站；24、地面環(huán)網(wǎng)；25、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站；26、待檢設(shè)備；27、典型特征；28、故障診斷；29、設(shè)備維修;30、監(jiān)測(cè)特征;31、通道報(bào)警；32、FFT變換；33、特征提?。?4、故障診斷；35、記錄事件；36、顯示打印。
具體實(shí)施方式
參見圖I至圖8所示，本實(shí)用新型包括風(fēng)井分站23、主控系統(tǒng)21、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)22、無線采集模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站25，所述無線采集模塊包括基站2和節(jié)點(diǎn)1，所述節(jié)點(diǎn)I包括振動(dòng)溫度傳感器4、DSP數(shù)據(jù)處理板5和無線收發(fā)模塊6，所述無線收發(fā)模塊6通過無線網(wǎng)絡(luò)與基站2相連接，所述基站2通過地面環(huán)網(wǎng)24與主控系統(tǒng)21相連接，所述節(jié)點(diǎn)I由電池電源7供電，地面環(huán)網(wǎng)24為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，所述主控系統(tǒng)21包含地面監(jiān)測(cè)主站3，所述主控系統(tǒng)21、風(fēng)井分站23、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)22和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站25通過地面環(huán)網(wǎng)24相互連接在一起。所述無線收發(fā)模塊6設(shè)有ー個(gè)可配置的調(diào)制解調(diào)器，支持不同的調(diào)制格式，使其數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到500kbps。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)22是以無線采集模塊在線監(jiān)測(cè)機(jī)組的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)所獲得的振動(dòng)信號(hào)、過程參數(shù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)主控系統(tǒng)21中信號(hào)分析模塊的分析結(jié)果，提取反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)，并結(jié)合機(jī)組歷史故障檔案進(jìn)行綜合分析，對(duì)發(fā)生故障的機(jī)組進(jìn)行診斷?！ひ饳C(jī)器故障和失效的原因是多方面的。故障診斷子系統(tǒng)是以機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)所獲得的振動(dòng)信號(hào)、過程參數(shù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)信號(hào)分析診斷服務(wù)器中信號(hào)分析模塊的分析結(jié)果，提取反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)，并結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)和機(jī)組歷史故障檔案進(jìn)行綜合分析，對(duì)發(fā)生故障的機(jī)組進(jìn)行診斷，確定故障的部位、原因、類型、性質(zhì)，并提供維修的參考建議。振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)路線示意圖如圖7所示，診斷步驟包括待檢設(shè)備26、典型特征27、故障診斷28、設(shè)備維修29、監(jiān)測(cè)特征30。所述遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)22設(shè)有預(yù)警處理模塊，預(yù)警處理模塊是將各通道采集處理后的數(shù)據(jù)與診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，從通道報(bào)警31、FFT變換32、特征提取33、故障診斷34、記錄事件35，最后到顯示打印36，判斷設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。本實(shí)用新型適用于礦井應(yīng)用領(lǐng)域，如礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備都是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件和非轉(zhuǎn)動(dòng)部件構(gòu)成的，轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)子及與轉(zhuǎn)子連接的聯(lián)軸器、齒輪等；非轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括各類軸承、軸承座、機(jī)殼及基座等。它們的狀態(tài)特征參量以振動(dòng)參數(shù)為主，同時(shí)兼顧溫度、壓カ等エ藝參數(shù)及電壓、電流等電量參數(shù)。振動(dòng)測(cè)試有其特殊性，ー是其振動(dòng)一般呈現(xiàn)很強(qiáng)的周期性，ニ是對(duì)這些大型設(shè)備來講，其振動(dòng)測(cè)試的主要對(duì)象是轉(zhuǎn)動(dòng)部件，即轉(zhuǎn)軸。狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)這些特點(diǎn)來進(jìn)行。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異?；虺霈F(xiàn)故障時(shí)，一般情況下其振動(dòng)情況都會(huì)發(fā)生變化中，如振動(dòng)幅值變化、振動(dòng)頻率變化、振動(dòng)相位變化、振動(dòng)方向變化等，經(jīng)過多年的試驗(yàn)和研究，人們發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的這一特征尤為明顯，因此與振動(dòng)有關(guān)的參數(shù)被廣泛地作為表征旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)特征參量。①振幅是描述設(shè)備振動(dòng)大小的ー個(gè)重要參數(shù)。運(yùn)行正常的設(shè)備，其振動(dòng)幅值通常穩(wěn)定在ー個(gè)允許范圍內(nèi)，如果振幅發(fā)生了變化，便意味著設(shè)備的狀態(tài)有了變化。因此對(duì)振幅的監(jiān)測(cè)可以用來判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。振幅可以分為位移振幅、速度振幅、加速度振幅。②振動(dòng)頻率可分為基頻(周期的倒數(shù))和倍頻(各次諧波頻率)，它是描述機(jī)器狀態(tài)的另ー個(gè)特征參量，也是測(cè)量和分析的主要參數(shù)。因?yàn)樘囟ǖ恼駝?dòng)頻率往往對(duì)應(yīng)一定的故障，所以對(duì)振動(dòng)頻率的監(jiān)測(cè)和分析在評(píng)定設(shè)備狀態(tài)過程中是必不可少的。③相位。許多設(shè)備故障單從幅值譜圖上判斷是不易區(qū)分的，這時(shí)需要對(duì)相位信息進(jìn)行進(jìn)一歩的分析，以做出正確判斷。由于轉(zhuǎn)子各類故障給轉(zhuǎn)子帶來的直接結(jié)果是破壞了轉(zhuǎn)子的対稱性，使轉(zhuǎn)子同一截面上水平和垂直方向的振動(dòng)信號(hào)在時(shí)域上的相位差不再是90度，因此可能通過同一截面上水平方向信號(hào)和垂直方向信號(hào)的相位差的不同特征來判斷故障的類型。實(shí)際上，除了在同一截面不同方向上測(cè)量相位差外，還可通過不同測(cè)點(diǎn)的信號(hào)相位差來判斷故障的類型。④時(shí)域波形。實(shí)際上綜合反映了振動(dòng)信號(hào)的振幅、頻率和相位。用時(shí)域波形來表示振動(dòng)情況最簡(jiǎn)單、直觀，并且通過對(duì)時(shí)域波形的觀察，也可以判斷出ー些常見的故障，例如不對(duì)中、碰磨故障，其時(shí)域波形就有明顯的特征。⑤軸心軌跡，軸心軌跡實(shí)際上是軸心上一點(diǎn)相對(duì)于軸承座的運(yùn)動(dòng)軌跡，它形象直觀地反映了轉(zhuǎn)子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。通過對(duì)軸心軌跡的觀察，也可以判斷出一些常見的故障。⑥溫度。⑦電流、電壓等電量參數(shù)，在由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的大型機(jī)電設(shè)備中，對(duì)電流、電壓等電量參數(shù)的監(jiān)測(cè)非常重要，因?yàn)檫@些參數(shù)直接表征了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)設(shè)備故障的診斷非常有用。節(jié)點(diǎn)I不是越多越好，要以最少的傳感器，最靈敏的測(cè)出整個(gè)機(jī)電設(shè)備組的エ況，要確定必不可少的節(jié)點(diǎn)1，這就需要對(duì)整個(gè)機(jī)組的結(jié)構(gòu)特性作全面了解并認(rèn)真分析。對(duì)于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布局時(shí)要兼顧經(jīng)濟(jì)、效率等方面的要求，以能夠捕捉機(jī)組的故障為前提，合理安排測(cè)點(diǎn)。對(duì)于機(jī)売上的振動(dòng)測(cè)量，測(cè)點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮環(huán)境因素，避免選擇高溫、 高濕度、出風(fēng)口和溫度變化劇烈的地方作為節(jié)點(diǎn)1，以保證測(cè)量的有效性。為降低系統(tǒng)成本，對(duì)于高頻的隨機(jī)振動(dòng)和沖擊振動(dòng)可以只確定ー個(gè)方向?yàn)楣?jié)點(diǎn)I。但對(duì)于低頻段的確定性振動(dòng)必須同時(shí)測(cè)量水平和垂直兩個(gè)方向，必要時(shí)還應(yīng)増加軸向測(cè)點(diǎn)。被測(cè)振動(dòng)參量相互間的關(guān)系。振動(dòng)測(cè)試的主要指標(biāo)是振幅，振幅是指振動(dòng)物體偏離平衡位置的最大距離。可以用加速度、速度、位移來表示。加速度值可由速度的一次微分或位移的二次微分來求得。加速度的一次積分為速度，二次積分為位移，多數(shù)測(cè)振儀中都具有積分電路。很顯然，速度與加速度都是與頻率有關(guān)的。如果位移是一定，則速度將隨頻率増加而增加，而加速度將隨頻率的平方而增加。如果加速度是一定的，則速度將隨頻率増加而減小，而位移將隨頻率的平方而減小。為了獲得對(duì)故障敏感的測(cè)量參數(shù)，應(yīng)根據(jù)故障的特征頻率來選擇相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)。同樣，加速度、速度和位移之間存在著相位差，分別為η/2和。也就是說加速度比速度超前90°，比位移超前180°。兩個(gè)不同的振動(dòng)源都會(huì)有各種的相位。相同的相位可能引起合拍共振，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。如果相位相反，則可能引起振動(dòng)抵消，起到減振作用。因此，相位也是振動(dòng)特征的重要信息。對(duì)于諧波分析、動(dòng)平衡測(cè)量、振動(dòng)類型測(cè)量和判斷共振點(diǎn)時(shí)，應(yīng)保證振幅測(cè)量和相位測(cè)量的準(zhǔn)確性。在測(cè)試前和測(cè)試中需要考慮和注意以下因素。①了解測(cè)試對(duì)象的原理和結(jié)構(gòu)，是否存在外來激勵(lì)振動(dòng)，可能出現(xiàn)的故障及故障反映在哪些部位，哪些參數(shù)的變化上最為敏感。②了解被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀況，例如，易發(fā)故障，曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄。③確定滿足測(cè)量的目的需要哪些數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)哪些參量進(jìn)行測(cè)定。④估計(jì)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)類型、振級(jí)和可能產(chǎn)生的最低和最高頻率，同時(shí)根據(jù)環(huán)境條件(如溫度、濕度、電磁場(chǎng)等)確定傳感器類型及其相配套的中間變換器和顯示記錄儀器。⑤畫出測(cè)試系統(tǒng)的工作框圖及儀器的連接草圖，標(biāo)出所用儀器的型號(hào)和序號(hào)，以便測(cè)試系統(tǒng)的安裝、校準(zhǔn)和編制測(cè)試報(bào)告。⑥確定傳感器的安裝位置、方法以及安裝固定件結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)是否會(huì)因傳感器附加質(zhì)量的影響對(duì)測(cè)試對(duì)象造成影響(例如改變?cè)姓駝?dòng)頻率、振幅)。⑦測(cè)試過程中應(yīng)對(duì)測(cè)試環(huán)境做出詳細(xì)記錄，以便在數(shù)據(jù)分析時(shí)參考和及時(shí)發(fā)現(xiàn)ー些偶然因素。⑧在測(cè)試過程中應(yīng)經(jīng)常檢查測(cè)試系.統(tǒng)的“背景噪聲”，在分析時(shí)去掉這部分因素。⑨對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析吋，應(yīng)查閱測(cè)試過程的原始記錄，如有特殊影響因素，應(yīng)采取手段消除其影響或剔除混有偽信號(hào)的數(shù)據(jù)，以保證得到正確的結(jié)果。DSP數(shù)據(jù)處理板5具有高速率、高精度、高可靠性，包括SRAM模塊8、電源9、TMS320F2812 芯片 10、數(shù)字 1/0 接 ロ 11、八路 ADC 12、RS485/422 接 ロ 13 和 JTAG 14，它最適合完成數(shù)字算法和系統(tǒng)控制。要求具有硬件看門狗設(shè)計(jì)，程序死機(jī)可自動(dòng)重新啟動(dòng)，A/D接ロ，高達(dá)150K的采樣頻率，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制及處理。電源、電池雙供電模式，方便不同現(xiàn)場(chǎng)使用。支持RS485通信，低功耗、高可靠性、體積小，適合于嵌入式內(nèi)置和設(shè)備集成，尤其適合于電池供電的設(shè)備，方便外接各類傳感器，滿足監(jiān)測(cè)需求。如圖5所示，基站2包括射頻模塊15、MSP430F1611芯片16、電源17、以太網(wǎng)接ロ18、USB 19和RS232接ロ 20，MSP430F1611芯片16是16位的單片機(jī)，具有較高的性能，功 耗低，工作電壓1.8-3. 6v。以太網(wǎng)接ロ 18直接與礦井エ業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)接ロ與地面上位機(jī)通ィ目。在一些傳感器與數(shù)據(jù)采集分站直接連線受到限制的場(chǎng)合、硐室或采掘區(qū)域，機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以采用本方式。節(jié)點(diǎn)I部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，通過無線通信的方式形成ー個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。其特別適合于部署在礦井這樣環(huán)境惡劣、高度危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)。良好的通信協(xié)議是無線系統(tǒng)可靠通信的前提，考慮到系統(tǒng)的性能、可靠性及功耗，底層射頻通信網(wǎng)絡(luò)要選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是無線通訊協(xié)議設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本實(shí)用新型采用星型網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)是ー個(gè)單跳系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)I都與基站2進(jìn)行雙向通信，各節(jié)點(diǎn)I間并不通信。星型網(wǎng)絡(luò)較其他兩種網(wǎng)絡(luò)具有整體功耗最低、容易移動(dòng)、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，但是節(jié)點(diǎn)I與基站2間的通信距離取決于單個(gè)節(jié)點(diǎn)I的無線信號(hào)覆蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是包括風(fēng)井分站、主控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、無線采集模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站，所述無線采集模塊包括基站和節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)包括振動(dòng)溫度傳感器、DSP數(shù)據(jù)處理板和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與基站相連接，所述基站通過地面環(huán)網(wǎng)與主控系統(tǒng)相連接，所述主控系統(tǒng)、風(fēng)井分站、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站通過地面環(huán)網(wǎng)相互連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述無線收發(fā)模塊設(shè)有ー個(gè)可配置的調(diào)制解調(diào)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)有預(yù)警處理模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦機(jī)電設(shè)備群異常運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是包括風(fēng)井分站、主控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、無線采集模塊和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站，所述無線采集模塊包括基站和節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)包括振動(dòng)溫度傳感器、DSP數(shù)據(jù)處理板和無線收發(fā)模塊，所述無線收發(fā)模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與基站相連接，所述基站通過地面環(huán)網(wǎng)與主控系統(tǒng)相連接，所述主控系統(tǒng)、風(fēng)井分站、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)站通過地面環(huán)網(wǎng)相互連接在一起。本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)中所有無線節(jié)點(diǎn)都與基站進(jìn)行雙向通信，各節(jié)點(diǎn)間并不通信。星型網(wǎng)絡(luò)較其他兩種網(wǎng)絡(luò)具有整體功耗最低、容易移動(dòng)、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D21/02GK202661106SQ201220289809
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者孟祥忠, 王公華, 張墩福, 朱述川 申請(qǐng)人:青島孚迪爾電氣自動(dòng)化有限公司