CN104457973A - 一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统 - Google Patents

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陈馈
张合沛
周建军
李宏波
任颖莹
冯欢欢
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Abstract

本发明公开了一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，包括信号处理中心主机模块，所述的信号处理中心主机模块包括电源模块，与电源模块连接的CPU模块单元，与CPU模块单元分别连接的A/D转换模块、探头接口模块、显示屏模块、信号调理单元模块，操作键盘以及存储模块及电源接口模块相连。本发明能够有效的对盾构地下掘进过程中的杂波信号进行剔除，采集分析到比较真实干净的盾构振动信号，真实的反映出盾构掘进的振动状态，从而能够对这些故障信号进行分析评定；本发明检测响应快，定量好，成本低且操作方便，能够对盾构组件地下掘进过程中的故障进行早期预警和检测，减少因故障造成的非计划性停产，从而降低经济损失，经济效益与社会效益巨大。

Description

一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统
技术领域
本发明涉及盾构机信号检测领域，具体为一种用于盾构地下掘进过程这种特定工况下对盾构的产生的振动信号进行检测和故障诊断的系统。
背景技术
随着社会的不断进行与发展，尤其是交通运输和信息化的飞速发展，给人们的出现生活带来了很大的便利。
提到交通运输的发展，就不得不提到在交运运输业建设过程中起着巨大作用的盾构，盾构技术的应用，大大的提高了施工安全性和施工效率，尤其对于一些地质比较复杂的地区，盾构机在施工过程中发挥着巨大的作用。
但是，由于盾构在地下掘进过程中工况复杂，各种杂波信号较多，信号采集干扰多，区分真实信号困难，常用的检查装置在检测过程中仅仅能够得到一堆杂乱无章的信号。传统常用的信号采集装置是将这些信号采集全部上来，通过后续大量的数据分析进行诊断故障。
     因此，提供一种能够实现在复杂的工况环境下，对具体施工环境点根据盾构振动信号进行实时检测判断故障，便于巡检盾构设备的工作状态的系统，已经是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够有效的对盾构地下掘进过程中的杂波信号进行剔除，采集分析到比较真实干净的盾构振动信号，真实的反映出盾构掘进的振动状态，从而能够对这些故障信号进行分析评定的信号检测响应快，定量好，成本低且操作方便，能够对盾构组件地下掘进过程中的故障进行早期预警和检测的系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，包括信号处理中心主机模块5，所述的信号处理中心主机模块5包括电源模块，与电源模块连接的CPU模块单元，与CPU模块单元分别连接的A/D 转换模块、探头接口模块、显示屏模块、信号调理单元模块3，操作键盘以及存储模块及电源接口模块相连；
所述的信号调理单元模块3内置硬件电路，包括与连接在探头接口模块上的传感器探头1通过第一信号数据线2连接的信号放大模块，与信号放大模块连接的滤波模块，与滤波模块连接的相位检测模块，与相位检测模块连接的幅度调整模块；所述的信号调理单元模块3通过幅度调整模块机第二信号数据线4与设置在信号处理中心主机模块5内的A/D 转换模块连接；
所述的探头接口模块上的探头接口为可扩展探头接口，；信号调理单元模块3的单元为可扩展通道数据处理模块；
所述的信号调理单元模块3输出的信号通过信号处理中心A/D转换模块输入到CUP模块单元进行后续二次滤波数据处理，并通过内置的数据处理算法进行信号处理，该操作方法包括以下步骤：
步骤1 ：传感器探头1采集信号将检测到的信号传输到信号调理单元模块2；
步骤2 ：信号调理单元模块3输出信号传送到信号处理中心A/D转换模块；
步骤3 ：信号处理中心A/D转换模块输出信号到CPU模块单元。
积极有益效果：本发明能够有效的对盾构地下掘进过程中的杂波信号进行剔除，采集分析到比较真实干净的盾构振动信号，真实的反映出盾构掘进的振动状态，从而能够对这些故障信号进行分析评定；本发明检测响应快，定量好，成本低且操作方便，能够对盾构组件地下掘进过程中的故障进行早期预警和检测，减少因故障造成的非计划性停产，从而降低经济损失，经济效益与社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明的系统框图一；
图2为本发明的系统框图二；
图中为：传感器探头1、第一信号数据线2、信号调理单元模块3、第二信号数据线4、信号处理中心主机模块5。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
如图1所述，一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，包括信号处理中心主机模块5，所述的信号处理中心主机模块5包括电源模块，与电源模块连接的CPU模块单元，与CPU模块单元分别连接的A/D 转换模块、探头接口模块、显示屏模块、信号调理单元模块3，操作键盘以及存储模块及电源接口模块相连；
如图2所示，所述的信号调理单元模块3内置硬件电路，包括与连接在探头接口模块上的传感器探头1通过第一信号数据线2连接的信号放大模块，与信号放大模块连接的滤波模块，与滤波模块连接的相位检测模块，与相位检测模块连接的幅度调整模块；所述的信号调理单元模块3通过幅度调整模块机第二信号数据线4与设置在信号处理中心主机模块5内的A/D 转换模块连接；
所述的探头接口模块上的探头接口为可扩展探头接口，信号调理单元模块3的单元为可扩展通道数据处理模块；
所述的信号调理单元模块3输出的信号通过信号处理中心A/D转换模块输入到CUP模块单元进行后续二次滤波数据处理，并通过内置的数据处理算法进行信号处理，该操作方法包括以下步骤：
步骤1 ：传感器探头1采集信号将检测到的信号传输到信号调理单元模块2；
步骤2 ：信号调理单元模块3输出信号传送到信号处理中心A/D转换模块；
步骤3 ：信号处理中心A/D转换模块输出信号到CPU模块单元。
使用时：检测前检查检测盒电源及状态指示灯是否正常，调整检测参数，选择相应的检测参数，将传感器探头1固定在需要被检测的振动构件上，当传感器探头1收到振动信号后，通过第一信号数据线2将各个传感器1采集的信号传输到设置有多通道的信号调理模块3中，然后通过数据先将多通道数据调理模块的信号通过信号数据线4传输到振动信号的中心处理单元模块5中，中心处理单元模块5中有A/D转换模块可以将信号进行模数转换输入到主机CUP单元模块进行数据处理，在中心处理单元模块5的CPU预置有数据处理算法，可以对信号进行二次软件滤波分析、信号特征分析、信号统计分析、信号聚类分析，并对盾构掘进过程中产生的振动信号进行故障评定，通过显示屏可以对信号进行分析和显示。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，包括信号处理中心主机模块（5），其特征在于：所述的信号处理中心主机模块（5）包括电源模块，与电源模块连接的CPU模块单元，与CPU模块单元分别连接的A/D 转换模块、探头接口模块、显示屏模块、信号调理单元模块（3），操作键盘以及存储模块及电源接口模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，其特征在于：所述的信号调理单元模块（3）内置硬件电路，包括与连接在探头接口模块上的传感器探头（1）通过第一信号数据线（2）连接的信号放大模块，与信号放大模块连接的滤波模块，与滤波模块连接的相位检测模块，与相位检测模块连接的幅度调整模块；所述的信号调理单元模块（3）通过幅度调整模块机第二信号数据线（4）与设置在信号处理中心主机模块（5）内的A/D 转换模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，其特征在于：所述的探头接口模块上的探头接口为可扩展探头接口，；信号调理单元模块（3）的单元为可扩展通道数据处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种盾构掘进过程中振动信号检测及故障诊断系统，其特征在于：所述的信号调理单元模块（3）输出的信号通过信号处理中心A/D转换模块输入到CUP模块单元进行后续二次滤波数据处理，并通过内置的数据处理算法进行信号处理，该操作方法包括以下步骤：
步骤1 ：传感器探头（1）采集信号将检测到的信号传输到信号调理单元模块（2）；
步骤2 ：信号调理单元模块（3）输出信号传送到信号处理中心A/D转换模块；
步骤3 ：信号处理中心A/D转换模块输出信号到CPU模块单元。
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