CN107082253A - 皮带机运行监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种皮带机运行监测系统及其方法，系统包括数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机；电压转换与检测模块用于对拉线开关进行监测，单片机用于读取电压转换电路输出的电压并进行A/D转换和打包封装，无线通信模块将打包封装后的电压数据发送至上位机；振动传感器用于采集减速箱的振动数据，温度传感器用于采集减速箱的温度数据；位移传感器用于采集皮带机滚筒的轴向位移偏移量。本发明的皮带机运行监测系统及其方法能够实现皮带机系统运行状态的全面实时准确监测，解决了皮带机拉线开关闪断检测和定位难的问题，实现了减速箱故障趋势预判、异常报警、驱动滚筒窜轴报警等功能。
Description
技术领域
本发明属于智能监控领域，特别涉及一种皮带机运行监测系统及其方法。
背景技术
皮带机运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送整件的货物，尤其在港口码头其用途广泛。皮带机的拉线开关作为皮带机重要的保护装置，采用串联连接的方式，一旦拉线开关出现闪断，会导致皮带机频繁停机，而且由于皮带机沿线长度以公里计，故障查找十分困难，容易发生安全事故，后果不堪设想，甚至造成皮带撕裂、人身伤亡事故；而皮带机减速箱作为动力传递装置，由于工作环境恶劣、负载大、运行时间长，检修难度较大，造成齿轮、传动轴和轴承出现各种故障，如齿形误差、齿轮磨损、断齿、轴不平衡、轴承疲劳剥落和点蚀等，同时还会出现减速箱温度过高现象，降低了部件的润滑效果，进一步加剧了故障程度，一旦发生故障，会造成设备停机，给企业带来巨大的经济损失；皮带机滚筒作为皮带机驱动装置中直接输出力的重要部件，与皮带接触通过摩擦力带动皮带机运行，由于皮带机运行时间长、负载过大，或者装煤不均匀、皮带跑偏，会造成滚筒偶尔出现窜轴现象，一旦滚筒窜轴会进一步恶化皮带跑偏，甚至造成皮带撕裂等严重事故，同时也会影响皮带机其它驱动装置的正常运行，造成整个作业流程的瘫痪，给生产造成很大损失。现有技术中，还没有针对皮带机运行状态进行全面监测的系统或方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种皮带机运行监测系统及其方法，通过实时采集拉线开关电压、减速箱振动和温度、滚筒轴向位移等信号，实现拉线开关闪断检测、减速箱故障诊断、滚筒窜轴检测等功能，全面监测皮带机系统的运行状态。
本发明的技术方案如下：
一种皮带机运行监测系统，其包括：数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机；
所述数据处理模块包括若干个单片机；
所述电压转换与检测模块用于对皮带机的拉线开关进行监测，所述电压转换与检测模块包括用于将所述拉线开关电压降低的电压转换电路，电压转换电路的输出端与所述单片机的AD引脚相连接，所述单片机用于读取所述电压转换电路输出的电压并进行A/D转换，所述单片机对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，所述单片机通过所述无线通信模块将打包封装后的电压数据发送至所述上位机；
所述振动传感器用于采集所述皮带机的减速箱的振动数据，所述振动传感器采集的振动数据经无线通信模块传输至所述上位机；
所述温度传感器包括用于采集所述皮带机的减速箱的温度数据的多个第一温度传感器，还包括用于采集皮带机运行环境温度数据的第二温度传感器；所述第一温度传感器和第二温度传感器均将采集到的温度数据经无线通信模块传输至所述上位机；所述位移传感器用于采集皮带机滚筒的轴向位移偏移量，所述位移传感器将采集到的轴向位移偏移量经无线通信模块传输至所述上位机；
所述上位机用于对接收到的所述电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析；
所述上位机用于将接收到的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量发送至智能终端，所述智能终端与上位机通信连接。
进一步的，所述电压转换电路用于将拉线开关的被测线路电压降低至3.3V，所述电压转换电路包括兆欧级电阻和与所述兆欧级电阻串联的电阻电桥，所述电阻电桥包括4个电阻；所述电压转换与检测模块还包括为所述单片机和无线通信模块供电的电路。
进一步的，所述数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码；所述打包封装后的电压数据包括：数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值。
进一步的，所述无线通信模块采用ZIGBEE无线通信协议进行通信。
进一步的，所述振动传感器有若干个，若干个振动传感器通过RS485通信协议组成振动传感通信网络，所述振动传感通信网络用于将各个振动传感器采集的振动数据经无线通信模块传输至所述上位机。
本发明还提供一种皮带机运行监测方法，利用皮带机运行监测系统对皮带机的拉线开关、减速箱和滚筒进行检测，皮带机运行监测系统包括：数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机，其包括步骤：
S1、电压转换与检测，采集所述拉线开关的电压，对所述电压进行降压，对降低后的电压进行A/D转换，对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，将打包封装后的电压数据发送至所述上位机；
S2、振动数据检测，采集所述皮带机的减速箱的振动数据，将采集到的振动数据传输至所述上位机；
S3、温度数据检测，采集所述皮带机的减速箱的第一温度数据，采集皮带机运行环境的第二温度数据，将采集到的第一温度数据和第二温度数据传输至所述上位机；
S4、位移数据检测，采集所述皮带机的滚筒的轴向位移偏移量，将采集到的轴向位移偏移量传输至所述上位机；以及
S5、对所述减速箱的振动数据和温度数据进行建模分析，根据故障预判规则实现对减速箱的故障趋势预判和异常报警，其中建模分析包括时域分析、频域分析和时频域分析，
所述时域分析包括获取峰值、均值和方差这三个时域指标，其中所述峰值为xp＝|xi|max，
所述均值为
所述方差为
进一步的，步骤S1中，所述数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码，所述打包封装后的电压数据包括：数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值。
进一步的，步骤S5中所述频域分析包括获取频域指标步骤，所述频域指标包括功率谱和包络谱，
功率谱：
包络谱，首先进行Hilbert变换：
构造信号：
包络谱为h(t)的幅值信号：
所述时频域分析包括对时频域指标的计算，计算式如下：
Wigner-Ville时频谱熵：
式中，PFi(t)为第i个PF分量，un(t)为残余分量或趋势项，计算各个有效PF分量的Wigner-Ville分布，得到其时频能量分布：
式中，PFi *(t)为PFi(t)的复共轭形式，计算Wigner-Ville时频谱熵，将得到的时频分布图等分成N个面积相等的时频块Wi(i＝1,2,…,N)，并将Wi归一化为：
定义Wigner-Ville谱熵为：
建立最小二乘支持向量机故障识别模型，利用二次损失函数取代SVM中的不敏感损失函数，将不等式约束条件变为等式约束，二次优化函数变为：
式中，εi为松弛因子，γ为正则化参数，
LS-SVM的最优分类函数为：
将建立的减速箱振动和温度信号故障特征输入到最小二乘支持向量机故障识别模型中进行训练，实现减速箱的故障分类和故障预判。
进一步的，还包括步骤S6：对所述电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析，所述分析包括：拉线闪断故障分析，减速箱磨损、断齿、轴不平衡和温度过高的故障分析以及滚筒窜轴故障分析；所述统计包括对故障数据进行统计，分类汇总出各类故障的发生次数和对应的发生时间。
进一步的，还包括步骤S7：根据S6步骤中存储的故障历史数据，对实时采集的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行故障预警，将故障预警发送至智能终端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的皮带机运行监测系统及其方法，能够实现皮带机系统运行状态的全面实时准确监测，尤其是解决了皮带机拉线开关闪断检测和定位难的问题，实现了减速箱故障趋势预判、异常报警，驱动滚筒窜轴报警等功能，能通过GSM短信发送至指定技术人员手机，实现快速故障应急响应。本发明通过高耐压兆欧级下拉保护电阻和电阻电桥串联组成电压转换电路，并采用贴片式元器件，具有体积小、低功耗等优点的同时，大大减小皮带机拉线闪断检测装置电路的尺寸，便于安装在拉线开关保护壳内部。利用电压转换电路将拉线开关电压降至STM32单片机AD采集范围内(3.3V)，并经ZigBee无线发送至上位机；通过多个减速箱振动和温度一体式传感器，采集减速箱减速轴水平和垂直方向的振动和温度信号，并经ZigBee无线发送至上位机；利用电容式位移传感器采集驱动滚筒轴向位移量，经STM32单片机和ZigBee无线发送至上位机；通过与上位机相连的ZigBee接收拉线开关、减速箱和滚筒发来的数据，实现了拉线开关断路、闪断定位报警，减速箱磨损、断齿、轴不平衡、温度过高报警以及环境温度显示，驱动滚筒窜轴报警，电压实时曲线、减速箱实时曲线、滚筒实时曲线显示以及历史数据显示，报表统计生成等功能，便于相关技术人员在中控室内监控，以及随时随地接收报警信息，提高了皮带机系统的智能化水平，提高了安全可靠性。
附图说明
图1是根据本发明的皮带机运行监测系统的架构示意图；
图2是根据本发明的皮带机运行监测系统的电压转换电路的模块示意图；
图3是根据本发明的皮带机运行监测系统的电压转换电路示意图；以及
图4是根据本发明的皮带机运行监测方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
如图1所示，一种皮带机运行监测系统，其包括：数据处理模块，电压转换与检测模块、振动传感器S3、温度传感器S4和S6、位移传感器S5、无线通信模块以及上位机H1，无线通信模块用于实现数据处理模块与上位机H1之间的通信，无线通信模块包括分别与数据处理模块相连接的无线通信子模块C1、C2、C3、C4、C5和C6，以及与上位机H1相连接的无线通信子模块C10，优选的，无线通信模块也可以只包括2个，即分别与数据处理模块和上位机H1相连接的发送子模块和接收子模块，优选的，无线通信模块采用ZIGBEE无线通信协议进行通信。数据处理模块可以是一个单片机(例如STM32单片机)或微处理器，也可以是一组包括若干个单片机或微处理器P1、P2、P3、P4、P5和P6的数据处理模块的组合；
电压转换与检测模块用于对皮带机的拉线开关进行监测，拉线开关有若干个11、12、13…1n，优选每个拉线开关都对应一个电压转换与检测模块S11、S12…S1n，电压转换与检测模块包括用于将拉线开关电压降低的电压转换电路，如图2和图3所示，以拉线开关11为例，电压转换电路S111的输入端与拉线开关11相连，采集拉线开关的电压信息，电压转换电路S111的输出端与单片机P1的AD引脚相连接，单片机P1用于读取电压转换电路输出的电压并进行A/D转换，优选的，电压转换电路用于将拉线开关的被测线路电压(如直流110V，交流380V或则220V)降低至3.3V(该电压为STM32单片机可采集范围内的电压值)，电压转换电路S111包括兆欧级电阻R1和与兆欧级电阻串联的电阻电桥，电阻电桥包括4个电阻R2、R3、R4和R5，利用高耐压兆欧级下拉保护电阻R1(将拉线开关线路电压降低，同时保证流过的电流处于mA级以下，避免影拉线开关电路电压稳定性，出现短路或者漏电误报)和电阻(R2、R3、R4和R5)电桥串联组成电压转换电路，并采用贴片式元器件(耐受110V以上电压)，具有体积小、低功耗等优点的同时，大大减小皮带机监测系统中电压转换与检测模块的尺寸，优选的，可以将电压转换与检测模块安装在拉线开关保护壳内部，由于转换电路中流过的电流很小(mA级)，不会对拉线开关线路造成影响，相比于霍尔电压传感器、变压器等方式的电压转换电路，可以无延时、无失真的获取拉线开关线路电压信号，能够捕捉到拉线开关闪断现象；电压转换与检测模块还包括为单片机P1和无线通信模块C1供电的电路S112。单片机P1对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，然后再通过无线通信模块C1和C10将打包封装后的电压数据发送至上位机H1，优选的，数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码；打包封装后的电压数据包括：数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值，例如数据格式如下：
| 1 | 2 | 3 |
| 0XFF | Num | VDP |
每个数据包由三字节组成，第一字节是数据包校验字节，为固定值0XFF；第二字节Num为序号字节，从0X01到0X0C分别表示1号到12号拉线开关的数据；第三字节VDP(VoltData Percent)为电压数据百分值，表示电压状态，VDP字节在拉线开关电压正常值即110V时显示为0X80±0X0A，当拉线开关发生闪断时VDP字节将骤降至0X08以下，设拉线开关正常工作时为VDPA，发生电压波动时为VDPB，发生电压波动时的瞬时电压值为V，则：VDPA/110＝VDPB/V。
振动传感器S3用于采集皮带机减速箱2的振动数据，振动传感器S3采集的振动数据由单片机或微处理器P3处理后，经无线通信模块C3传输至上位机H1；
优选的，振动传感器S3有若干个，若干个振动传感器通过RS485通信协议组成振动传感通信网络，振动传感通信网络用于将各个振动传感器采集的振动数据经无线通信模块传输至上位机H1。
温度传感器包括用于采集皮带机的减速箱2的温度数据的第一温度传感器S4，还包括采集皮带机运行环境4温度数据的第二温度传感器S6，皮带机运行环境4的温度数据经单片机P6处理后由无线通信模块C6传输至上位机H1；
用于采集皮带机的减速箱2的温度数据的第一温度传感器S4可以有若干个，若干个第一温度传感器分布在减速箱2的各个监测点处，各个温度传感器将采集到的温度数据经无线通信模块C4传输至上位机H1；
优选的，也可以通过布置在减速箱若干个(如4-6个)位置处的振动和温度一体式传感器(至少在2个减速轴的水平和垂直方向分别布置测点)采集减速箱2的振动和温度信号。
位移传感器S5用于采集皮带机滚筒3的轴向位移偏移量，位移传感器S5将采集到的轴向位移偏移量经无线通信模块C5传输至上位机H1；优选的，位移传感器S5采用电容式位移传感器，具体的，将皮带机的滚筒轴向作为电容的一个极板，电容式位移传感器作为另一个极板，通过滚筒轴向位移造成的电容值变化量，获得滚筒轴向位移量，电容式位移传感器用于检测滚筒轴向的位移量具有较高的灵敏度和准确度。
优选的，本发明的皮带机运行监测系统基于工业ZigBee无线通信协议，采用MESH网络结构，通过自动路由的方式，将拉线开关线路的电压数据、减速箱的振动和温度数据、滚筒的轴向位移数据等进行打包并发送出去，利用与上位机相连的ZigBee模块接收和解包，解析出拉线开关、减速箱和滚筒的各项状态数据。
上位机H1用于对接收到的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析，具体包括：将上位机接收到的拉线开关(11、12…1n)线路电压、减速箱2振动和温度、环境4的温度、滚筒3的轴向位移等数据，分区域进行实时曲线显示，并与设定的拉线闪断和断路阈值进行比对，定位拉线开关的位置(通过数据解包并根据包头中的地址编码定位拉线开关位置)的同时给出相应的报警信号；运用时域(峰值、均值和方差)、频域(功率谱和包络谱)和时频域(Wigner-Ville时频谱熵)信号特征提取方法，并运用最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行模式分类手段，结合专家经验数据库和历史数据进行减速箱故障趋势预判、异常报警；通过与设定的滚筒轴向位移量阈值进行比对，判断驱动滚筒是否窜轴并给出报警信息。还具有拉线开关线路电压、减速箱振动和温度、滚筒轴向位移等历史数据显示，并且，基于SQL数据库技术实现了拉线开关闪断、减速箱故障和滚筒窜轴故障次数及对应时间点信息的统计分析，并以报表的形式进行体现，以上存储、统计和分析功能，便于相关技术人员在中控室内监控，使其能够快速掌握拉线故障检测(断路报警、闪断报警)、减速箱故障检测(磨损报警、断齿报警、轴不平衡报警、温度过高报警)、滚筒故障检测(窜轴报警)、系统当前时间、实时曲线显示(拉线开关电压、减速箱振动和温度、滚筒位移)等信息，以提高皮带机运行状态监测的及时性和准确性，实现智能化监测，随时随地响应报警及时维修，提高了安全可靠性。
优选的，上位机H1用于将接收到的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量发送至智能终端T1，或者，上位机H1将分析后得到的拉线开关闪断、减速箱故障和滚筒窜轴报警等信息发送至智能终端T1，优选的，可以通过RS232串口发送给GSM手机短信模块，利用公共网络GSM通信，以短信形式将皮带机系统故障信息发送至指定技术人员手机，当然，智能终端与上位机通信连接，具体的通信方式不限于短信。
本发明还提供一种皮带机运行监测方法，利用上述皮带机运行监测系统对皮带机的拉线开关、减速箱和滚筒进行检测，皮带机运行监测系统包括：数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机，如图4所示，其包括步骤：
S1、电压转换与检测，采集拉线开关的电压，对电压进行降压，对降低后的电压进行A/D转换，对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，将打包封装后的电压数据发送至上位机；
S2、振动数据检测，采集皮带机的减速箱的振动数据，将采集到的振动数据传输至上位机；
S3、温度数据检测，采集皮带机的减速箱的第一温度数据，采集皮带机运行环境的第二温度数据，将采集到的第一温度数据和第二温度数据传输至上位机；
S4、位移数据检测，采集皮带机的滚筒的轴向位移偏移量，将采集到的轴向位移偏移量传输至上位机；以及
S5、对减速箱的振动数据和温度数据进行建模分析，根据故障预判规则实现对减速箱的故障趋势预判和异常报警。
进一步的，步骤S1中，数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码，打包封装后的电压数据包括：数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值。
进一步的，步骤S5包括：时域分析、频域分析和时频域分析，还包括特征提取、模式分类和故障预判；
时域分析包括对峰值、均值和方差这三个时域指标的计算，计算式如下：
峰值：
xp＝|xi|max，
均值：
方差：
频域分析包括对频域指标的计算，计算式如下：
功率谱：
包络谱，首先进行Hilbert变换：
构造信号：
包络谱为h(t)的幅值信号：
时频域分析包括对时频域指标的计算，计算式如下：
Wigner-Ville时频谱熵：
式中，PFi(t)为第i个PF分量，un(t)为残余分量或趋势项，计算各个有效PF分量的Wigner-Ville分布，得到其时频能量分布：
式中，PFi *(t)为PFi(t)的复共轭形式，计算Wigner-Ville时频谱熵，将得到的时频分布图等分成N个面积相等的时频块Wi(i＝1,2,…,N)，并将Wi归一化为：
定义Wigner-Ville谱熵为：
建立最小二乘支持向量机故障识别模型，利用二次损失函数取代SVM中的不敏感损失函数，将不等式约束条件变为等式约束，二次优化函数变为：
式中，εi为松弛因子，γ为正则化参数，
LS-SVM的最优分类函数为：
将建立的减速箱振动和温度信号故障特征输入到最小二乘支持向量机故障识别模型中进行训练，实现减速箱的故障分类和故障预判。
进一步的，还包括步骤S6：对电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析，分析包括：拉线闪断故障分析，减速箱磨损、断齿、轴不平衡和温度过高的故障分析以及滚筒窜轴故障分析；统计包括对故障数据进行统计，分类汇总出各类故障的发生次数和对应的发生时间。
进一步的，还包括步骤S7：根据S6步骤中存储的故障历史数据，对实时采集的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行故障预警，将故障预警发送至智能终端。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种皮带机运行监测系统，其包括数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机，其特征在于，
所述数据处理模块包括若干个单片机；
所述电压转换与检测模块用于对皮带机的拉线开关进行监测，所述电压转换与检测模块包括用于将所述拉线开关的电压降低的电压转换电路，所述电压转换电路的输出端与所述单片机的AD引脚相连接，所述单片机用于读取所述电压转换电路的输出电压并进行A/D转换，所述单片机对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，所述单片机通过所述无线通信模块将打包封装后的电压数据发送至所述上位机；
所述振动传感器采集所述皮带机的减速箱的振动数据，并且将采集到的振动数据经无线通信模块传输至所述上位机；
所述温度传感器包括用于采集所述皮带机的减速箱的温度数据的多个第一温度传感器，还包括用于采集皮带机运行环境温度数据的第二温度传感器；所述第一温度传感器和第二温度传感器均将采集到的温度数据经无线通信模块传输至所述上位机；
所述位移传感器采集皮带机滚筒的轴向位移偏移量，并且将采集到的轴向位移偏移量经无线通信模块传输至所述上位机；
所述上位机对接收到的所述电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析，并将接收到的所述电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量发送至智能终端，所述智能终端与上位机通信连接。
2.根据权利要求1所述的皮带机运行监测系统，其特征在于，
所述电压转换电路用于将拉线开关的被测线路电压降低至3.3V，所述电压转换电路包括兆欧级电阻和与所述兆欧级电阻串联的电阻电桥，所述电阻电桥包括4个电阻；所述电压转换与检测模块还包括为所述单片机和无线通信模块供电的电路。
3.根据权利要求1所述的皮带机运行监测系统，其特征在于，
所述数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码；所述打包封装后的电压数据包括数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值。
4.根据权利要求1所述的皮带机运行监测系统，其特征在于，
所述无线通信模块采用ZIGBEE无线通信协议进行通信。
5.根据权利要求1所述的皮带机运行监测系统，其特征在于，
所述振动传感器有若干个，其通过RS485通信协议组成振动传感通信网络，所述振动传感通信网络用于将各个振动传感器采集的振动数据经无线通信模块传输至所述上位机。
6.一种皮带机运行监测方法，其利用皮带机运行监测系统对皮带机的拉线开关、减速箱和滚筒进行检测，所述皮带机运行监测系统包括：数据处理模块、电压转换与检测模块、振动传感器、温度传感器、位移传感器、无线通信模块和上位机，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：
S1、电压转换与检测步骤，采集所述拉线开关的电压，对所述电压进行降压，对降低后的电压进行A/D转换，对A/D转换后的电压数据增加数据包头和包尾后进行打包封装，将打包封装后的电压数据发送至所述上位机；
S2、振动数据检测步骤，采集所述皮带机的减速箱的振动数据，将采集到的振动数据传输至所述上位机；
S3、温度数据检测步骤，采集所述皮带机的减速箱的第一温度数据，采集皮带机运行环境的第二温度数据，将采集到的第一温度数据和第二温度数据传输至所述上位机；
S4、位移数据检测步骤，采集所述皮带机的滚筒的轴向位移偏移量，将采集到的轴向位移偏移量传输至所述上位机；以及
S5、对所述减速箱的振动数据和温度数据进行建模分析，包括特征提取、模式分类和故障预判，并根据所述故障预判实现对减速箱的故障趋势预判和异常报警，其中建模分析包括时域分析、频域分析和时频域分析，
所述时域分析包括获取峰值、均值和方差这三个时域指标，其中所述峰值为xp＝|xi|max，
所述均值为
所述方差为
7.根据权利要求6所述的皮带机运行监测方法，其特征在于，
步骤S1中，所述数据包头包括用于定位的拉线开关的地址编码，所述打包封装后的电压数据包括：数据包校验字节、序号字节和电压数据百分值。
8.根据权利要求6所述的皮带机运行监测方法，其特征在于，步骤S5中所述频域分析包括获取频域指标步骤，所述频域指标包括功率谱和包络谱，
功率谱：
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包络谱，首先进行Hilbert变换：
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构造信号：
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包络谱为h(t)的幅值信号：
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<mo>+</mo>
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<mi>x</mi>
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<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msqrt>
<mo>,</mo>
</mrow>
所述时频域分析包括对时频域指标的计算，计算式如下：
Wigner-Ville时频谱熵：
<mrow>
<mi>x</mi>
<mrow>
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<mo>=</mo>
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<mi>n</mi>
</msub>
<mrow>
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<mi>t</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
式中，PFi(t)为第i个PF分量，un(t)为残余分量或趋势项，计算各个有效PF分量的Wigner-Ville分布，得到其时频能量分布：
<mrow>
<msub>
<mi>W</mi>
<mrow>
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<mi>PF</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
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<mo>,</mo>
</mrow>
式中，PFi *(t)为PFi(t)的复共轭形式，计算Wigner-Ville时频谱熵，将得到的时频分布图等分成N个面积相等的时频块Wi(i＝1,2,…,N)，并将Wi归一化为：
<mrow>
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<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>W</mi>
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定义Wigner-Ville谱熵为：
<mrow>
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<msub>
<mi>p</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
建立最小二乘支持向量机故障识别模型，利用二次损失函数取代SVM中的不敏感损失函数，将不等式约束条件变为等式约束，二次优化函数变为：
<mrow>
<mtable>
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<mtd>
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<mi>m</mi>
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<mi>n</mi>
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<mn>2</mn>
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</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>,</mo>
</mrow>
式中，εi为松弛因子，γ为正则化参数，
LS-SVM的最优分类函数为：
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<mrow>
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<mo>+</mo>
<mi>b</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>,</mo>
</mrow>
将建立的减速箱振动和温度信号故障特征输入到最小二乘支持向量机故障识别模型中进行训练，实现减速箱的故障分类和故障预判。
9.根据权利要求6所述的皮带机运行监测方法，其特征在于，
还包括步骤S6：对所述电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行存储、统计和分析，所述分析包括：拉线闪断故障分析，减速箱磨损、断齿、轴不平衡和温度过高的故障分析以及滚筒窜轴故障分析；所述统计包括对故障数据进行统计，分类汇总出各类故障的发生次数和对应的发生时间。
10.根据权利要求9所述的皮带机运行监测方法，其特征在于，
还包括步骤S7：根据S6步骤中存储的故障历史数据，对实时采集的电压数据、振动数据、温度数据和轴向位移偏移量进行故障预警，将故障预警发送至智能终端。
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