CN111094153A - 一种包括用于输送带辊密封件中的多功能传感器 - Google Patents

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E·塞莱顿·巴伦苏埃拉
J·塞莱顿·费尔南德斯
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Abstract

一种包括用于输送带辊密封件中的多功能传感器，所述输送带辊密封件包括多功能传感器，所述多功能传感器位于辊的密封件旁边，邻近轴承，轴承连接至所述辊的轴，辊中具有盖，多功能传感器位于腔室内腔室，所述多功能传感器至少位于所述辊的一端部上，所述辊选择为监测系统中的传感器辊；所述多功能传感器包括板，并且所述板的一部分具有电子电路，所述电子电路包括收发器、RFID读取器、磁性传感器、中央处理器、声音传感器、三轴加速度计和温度传感器；此外，RFID标签置于所述电子电路附近，以及包括地理位置模块；在所述板的其余部分存在一个电池或一组电池或其它能量存储装置。

Description

一种包括用于输送带辊密封件中的多功能传感器
本发明涉及包含在辊内的多功能传感器，适用于输送带监测系统中。
技术领域
本发明描述的是包含在输送带辊密封件的内的多功能传感器，多功能传感器位于辊的密封件旁边，邻近轴承，所述轴承连接至所述辊的轴；优先考虑适用于采矿作业。
背景技术
当前的工艺过程控制要求实现进一步控制和监测，尤其是对输送带的使用过程提出这一要求，因为故障可能导致高昂的费用，因此必须对输送带运行进行持续性监控。
2016年2月11日Arif的公开号为WO2016019431的发明专利申请，名称“输送带辊监测设备、系统与方法”，描述在运输系统中使用的输送带辊，该辊的被支撑圆柱形主体围绕着有旋转轴线的中心轴旋转。轴末端处有一段延伸的凹槽。用于监测运输设备状态的装置安装在所述凹槽内。该装置设有电池、发射器和至少一个传感器，例如振动传感器、加速计和/或温度传感器。发射器可选择发送一个用于标识其他辊中某一特定辊的唯一代码。该设备可安装RFID芯片，用于传输所检测到与辊状态相关的数据。该设备可以是插入孔中供使用的模块，当该模块出现故障或需要更换电池时可以将其卸下。该设备可作为接收设备辊状态信号的远程监测装置的组件。基于所接收的监测设备关于辊状态的监测数据，对辊进行维护。
2009年8月6日Freeman的US2009194390发明专利，名称“适用于监测状态下输送带的设备和方法”，描述用于监测输送带辊状态的方法和系统。传感器以机械方式耦合于输送带上，检测与输送带相关的支撑结构的性能。传感器以无线方式向监测系统传输相应的信号。监测系统基于所传输信号来确定支撑结构的状况。支撑结构可以是多个支撑结构中的某一个，每个支撑结构的性能都可以被检测到，并将所检测性能与支撑结构的标识符相关联后发送给监测系统。支撑结构可包括多个元件，每个元件的性能都可以被多传感器中对应的某一个传感器检测和传输。
2007年3月8日May Anthony的公开号为WO2007026135的发明专利，名称“输送带监测”，描述一种监测操作系统，适用于含钢材或其他具有相对磁导性增强材料的输送带设备，所述系统包含位于输送带附近用于产生磁场的发生器，以及在磁场发生器下游某个位置上的传感器单元，所述传感器单元检测源自转动的输送带的磁场，还包含监测设备，用于接收所检测到与磁场特性相关的资料，所述资料是由传感单元在输送带每一段长度多次通行中检测到的与磁场特性相关的资料，除了传感单元，还纳入用于比较所接收的一组资料与之前接收的一组资料的对比设备，以及媒体输出装置，用于后期当所接收数据与之前所接收数据出现偏差并超过一个规定扩展名时，提供代表屏蔽损坏或恶化的信号。
所引用文件中没有一份是描述或公开耦接在输送带辊密封件上的多功能传感器。
发明内容
本发明为一种包括用于输送带辊密封件中的多功能传感器，所述输送带辊密封件包括多功能传感器，所述多功能传感器位于辊的密封件旁边，邻近轴承，所述轴承连接至所述辊的轴，所述辊中具有盖，多功能传感器位于腔室内，所述多功能传感器至少位于所述辊的一端部上，所述辊选择为监测系统中的传感器辊；所述多功能传感器包括板，并且所述板的一部分具有电子电路，所述电子电路包括收发器、RFID读取器、磁性传感器、中央处理器、声音传感器、三轴加速度计和温度传感器；此外，RFID标签置于所述电子电路附近，以及包括地理位置模块；在所述板的其余部分存在一个电池或一组电池或其它能量存储装置；
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1所示是适用于输送带的辊，包括多功能传感器的密封件。
图2所示是与密封件邻近的多功能传感器的位置。
图3A和3B所示是多功能密封件及其组件和支撑部件。
图4所示是插入衬里或辊的盖上的传感器。
图5所示是输送带的监测系统。
具体实施方式
本发明是指通过传感器实现的输送带无线监测系统。具体而言，是用于输送带监测的辊内置多功能传感器。
多功能传感器(7)安装在辊(23)密封件(1)旁并与轴承(3)相邻，所述多功能传感器(7)在腔室内，轴承与具有盖(2)的辊(23)的轴(4)组装在一起，参见图1所示；多功能传感器(7)可以安装在辊(23)两端，在监测系统作为传感器辊。图2详细展示多功能传感器(7)的位置，位于轴承(3)和密封件(1)之间，安装在腔室(40)内。
如图3A所示，所述多功能传感器(7)包括板(35)并且所述板(35)的一部分具有电子电路(50)，所述电子电路(50)包括收发器(9)、RFID读取器(10)、磁性传感器(11)、中央处理器(14)、声音传感器(15)、三轴加速度计(16)和温度传感器(17)；此外，RFID标签(8)置于所述电子电路(50)附近，以及包括地理位置模块(19)；在所述板(35)的其余部分存在一个或一组电池(18)或其它能量存储装置；所述多功能传感器(7)和其部件位于所述腔室(40)中，通过不同替代物(28)进行附接，诸如螺钉、部件之间的配合或胶水，如图3B所示，示出了多功能传感器(7)及其部件的布置的等距视图，包括形成所述腔室(40)的支撑基部(26)和封盖(27)。
此外，如图4所示，RFID标签(13)插置于橡胶衬里(6)中或插置于所述辊(23)的盖(2)上，所述橡胶衬里(6)覆盖所述盖(2)，所述RFID标签(13)指示所述橡胶衬里(6)的磨损；处于所述多功能传感器(7)附近的所述RFID标签(13)安装于所述盖(2)附近，通常安装于其中央处，使得本RFID标签(13)通过所述RFID读取器(10)或其它外部读取器周期性地进行读取；以便检测并汇总距盖(2)已发生的磨损达到一定距离，如果RFID标签(13)不能响应或未被检测，便可以得出结论，其所处位置出现故障或发生变化，从而必须启动必要的检查。
另外，所述多功能传感器，还包括能量收集器模块，所述能量收集器模块集成入至所述辊(23)，这延长电池(18)或其它能量存储装置的充电。
多功能传感器(7)在操作期间从所述磁性传感器(11)收集信息以感测任何附近金属元件中的变化以确定每分钟转数(RPM)，所述金属元件位于旋转本体中，所述旋转本体最靠近于所述磁性传感器(11)；并且其中所述声音传感器(15)感测由振动源所发出的声压水平，所述振动源为故障征兆；并且所述三轴加速度计(16)直接地感测由三坐标轴中的振动所引起的加速度；并且所述温度传感器(17)提供所述辊(23)内部的温度，将由所述中央处理器(14)所收集的信息的这些数据发送至所述收发器(9)以确定辊(23)操作状态，数据用于记录和追溯。将所收集的信息的这些数据发送至网关(24)，然后将其发送至云服务器(20)以用于所述信息的处理。
多传感器模块(7)还具有地理位置模块(19)，所述地理位置模块(19)可确定所述辊(23)的位置。
多功能传感器(7)使用低耗能的无线通讯，通过电池(18)实现，多功能传感器(7)占用极小的空间，可内置于辊(23)密封件内部或要求的任何其他设备内部，以确定辊(23)操作状态、地理位置和可追溯性。
多功能传感器(7)必须位于盖(2)覆盖的轴(4)、轴承(3)或直接传输相关变量的适当结构附近，例如振动、温度、旋转率、橡胶衬里(6)磨损度等变量。在图3A和3B中的多功能传感器(7)模块以适用于辊的形式呈现，但不影响采用其他类型的包装方式。
云服务器(20)对应各种虚拟服务器，可以根据作为监测构成部分的多功能传感器(7)的数量分级，在多功能传感器中设置一个可视化和分析平台(21)，该平台对应基于人工智能的系统，用于通过所有多功能传感器(7)实时分析和查看所收集的数据，从可视化和分析平台(21)管理整个多功能传感器(7)、网关(24)和云服务器(20)网络。
多传感器(7)通过所述RFID读取器(10)感测所述RFID标签(13)的存在，所述RFID标签(13)位于所述橡胶衬里(6)或所述盖(2)中。通过所述RFID读取器(10)所收集的信息在所述中央处理器(14)中进行处理，所述中央处理器(14)通过所述收发器(9)将其发送至所述网关(24)以进入所述云服务器(20)并且通过所述可视化和分析平台(21)并输入图5的系统来处理通知。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种包含在输送带辊密封件中的多功能传感器，包括位于辊(23)的密封件(1)旁边的多功能传感器(7)，所述多功能传感器(7)邻近轴承(3)，所述轴承(3)连接至所述辊(23)的轴(4)，所述辊(23)具有盖(2)，所述多功能传感器(7)位于腔室(40)内，所述多功能传感器(7)至少位于所述辊(23)的一端部上，所述辊(23)选择为监测系统中的传感器辊；所述多功能传感器(7)包括板(35)并且所述板(35)的一部分具有电子电路(50)，所述电子电路(50)包括收发器(9)、RFID读取器(10)、磁性传感器(11)、中央处理器(14)、声音传感器(15)、温度传感器(17)；此外，射频识别(RFID)标签(8)置于所述电子电路(50)附近，以及包括地理位置模块(19)；在所述板(35)的其余部分存在一个或一组电池(18)或其它能量存储装置；其特征在于还包括三轴加速度计(16)和RFID标签(13)，该RFID标签(13)插置于橡胶衬里(6)中或位于所述辊(23)的所述盖(2)上，所述橡胶衬里(6)覆盖所述盖(2)，所述RFID标签(13)指示所述橡胶衬里(6)的磨损；处于所述多功能传感器(7)附近的所述RFID标签(13)安装于所述盖(2)附近，通常安装于其中心处，使得RFID标签(13)通过所述RFID读取器(10)或其它外部读取器周期性地进行读取；并且其中声音传感器(15)检测由振动源发出的声压水平，该振动源是故障的征兆，三轴加速度计(16)直接检测三个坐标轴上的振动产生的加速度。
2.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，所述多功能传感器(7)和其部件位于腔室(40)中，通过不同替代物(28)进行附接，诸如螺钉、部件之间的配合或胶水，所述替代物(28)包含在形成所述腔室(40)的支撑基部(26)和封盖(27)中。
3.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，还包括能量收集器模块，所述能量收集器模块集成至所述辊(23)，其延长电池(18)或其它能量存储装置的充电。
4.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，所述多功能传感器(7)在操作期间从所述磁性传感器(11)收集信息以感测任何附近金属元件中的变化以确定每分钟转数(RPM)，所述金属元件位于旋转本体中最靠近于所述磁性传感器(11)，并且所述温度传感器(17)提供所述辊(23)内部的温度。
5.根据权利要求4所述的多功能传感器，其特征在于，将由所述中央处理器(14)所收集的信息的这些数据发送至所述收发器(9)以确定辊(23)操作状态、记录和可追溯性的数据，所收集的信息的这些数据发送至网关(24)，然后将其发送至云服务器(20)以处理所述信息。
6.根据权利要求5所述的多功能传感器，其特征在于，所述多传感器模块(7)还具有地理位置模块(19)，所述地理位置模块(19)可确定所述辊(23)的位置。
7.根据权利要求5所述的多功能传感器，其特征在于，所述云服务器(20)对应于数个虚拟服务器，这些虚拟服务器可根据多传感器模块(7)的数量进行缩放，所述多传感器模块(7)为监测系统的一部分，所述监测系统在可视化和分析平台(21)上实施，所述可视化和分析平台(21)对应于基于人工智能的系统以用于由所有多传感器模块(7)实时所收集的数据的分析和可视化，所述多传感器模块(7)、网关(24)和云服务器(20)的整个网络通过所述可视化和分析平台(21)进行管理。
8.根据权利要求7所述的多功能传感器，其特征在于，所述多传感器(7)通过所述RFID读取器(10)感测所述RFID标签(13)的存在，所述RFID标签(13)位于所述橡胶衬里(6)或所述盖(2)上，通过所述RFID读取器(10)所收集的信息在所述中央处理器(14)中进行处理，所述中央处理器(14)通过所述收发器(9)将信息发送至所述网关(24)以进入所述云服务器(20)，并且通过所述可视化和分析平台(21)处理通知。
9.根据权利要求8所述的多功能传感器，其特征在于，所述RFID标签(13)还可通过外部读取器进行感测，所述外部读取器借助于其自有收发器将信息发送至所述云服务器(20)，从而进入所述监测系统。

Claims (10)

1.一种包含在输送带辊密封件中的多功能传感器，其特征在于，包括位于辊(23)的密封件(1)旁边的多功能传感器(7)，所述多功能传感器(7)邻近轴承(3)，所述轴承(3)连接至所述辊(23)的轴(4)，所述辊(23)具有盖(2)，所述多功能传感器(7)位于腔室(40)内，所述多功能传感器(7)至少位于所述辊(23)的一端部上，所述辊(23)选择为监测系统中的传感器辊；所述多功能传感器(7)包括板(35)并且所述板(35)的一部分具有电子电路(50)，所述电子电路(50)包括收发器(9)、RFID读取器(10)、磁性传感器(11)、中央处理器(14)、声音传感器(15)、三轴加速度计(16)、温度传感器(17)；此外，射频识别(RFID)标签(8)置于所述电子电路(50)附近，以及包括地理位置模块(19)；在所述板(35)的其余部分存在一个或一组电池(18)或其它能量存储装置。
2.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，所述多功能传感器(7)和其部件位于腔室(40)中，通过不同替代物(28)进行附接，诸如螺钉、部件之间的配合或胶水，所述替代物(28)包含在形成所述腔室(40)的支撑基部(26)和封盖(27)中。
3.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，还包括RFID标签(13)，RFID标签(13)插置于橡胶衬里(6)中或置于所述辊(23)的所述盖(2)上，所述橡胶衬里(6)覆盖所述盖(2)，所述RFID标签(13)指示所述橡胶衬里(6)的磨损；处于所述多功能传感器(7)附近的所述RFID标签(13)安装于所述盖(2)附近，通常安装于其中心处，使得RFID标签(13)通过所述RFID读取器(10)或其它外部读取器周期性地进行读取。
4.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，还包括能量收集器模块，所述能量收集器模块集成至所述辊(23)，其延长电池(18)或其它能量存储装置的充电。
5.根据权利要求1所述的多功能传感器，其特征在于，所述多功能传感器(7)在操作期间从所述磁性传感器(11)收集信息以感测任何附近金属元件中的变化以确定每分钟转数(RPM)，所述金属元件位于旋转本体中最靠近于所述磁性传感器(11)；声音传感器(15)检测由振动源发出的声压水平，该振动源是故障的征兆，三轴加速度计(16)直接检测三个坐标轴上的振动产生的加速度，并且所述温度传感器(17)提供所述辊(23)内部的温度。
6.根据权利要求5所述的多功能传感器，其特征在于，将由所述中央处理器(14)所收集的信息的这些数据发送至所述收发器(9)以确定辊(23)操作状态、记录和可追溯性的数据，所收集的信息的这些数据发送至网关(24)，然后将其发送至云服务器(20)以处理所述信息。
7.根据权利要求5所述的多功能传感器，其特征在于，所述多传感器模块(7)还具有地理位置模块(19)，所述地理位置模块(19)可确定所述辊(23)的位置。
8.根据权利要求6所述的多功能传感器，其特征在于，所述云服务器(20)对应于数个虚拟服务器，这些虚拟服务器可根据多传感器模块(7)的数量进行缩放，所述多传感器模块(7)为监测系统的一部分，所述监测系统在可视化和分析平台(21)上实施，所述可视化和分析平台(21)对应于基于人工智能的系统以用于由所有多传感器模块(7)实时所收集的数据的分析和可视化，所述多传感器模块(7)、网关(24)和云服务器(20)的整个网络通过所述可视化和分析平台(21)进行管理。
9.根据权利要求8所述的多功能传感器，其特征在于，所述多传感器(7)通过所述RFID读取器(10)感测所述RFID标签(13)的存在，所述RFID标签(13)位于所述橡胶衬里(6)或所述盖(2)上，通过所述RFID读取器(10)所收集的信息在所述中央处理器(14)中进行处理，所述中央处理器(14)通过所述收发器(9)将信息发送至所述网关(24)以进入所述云服务器(20)，并且通过所述可视化和分析平台(21)处理通知。
10.根据权利要求9所述的多功能传感器，其特征在于，所述RFID标签(13)还可通过外部读取器进行感测，所述外部读取器借助于其自有收发器将信息发送至所述云服务器(20)，从而进入所述监测系统。
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