CN114236377A - 一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，包括数据采集、数据传输网关和监测机构。将LSTM、全连接网络部署于数据采集与智能分析装置上，在边缘端完成对驱动部异常工作状况的实时监测与智能分析。数据传输网关通过LoRa无线传输模块接收由采集与智能分析装置发送的分析结果或异常数据，并通过工业以太环网和路由器传输至云服务器，实现感知节点与云服务器之间的数据交互。对永磁同步电机进行周向的温度检测，为作业人员提供判断永磁同步电机内部轴承或定子转子在转动时摩擦情况的依据；实时监测永磁同步电机在运转时输出轴的转动同心程度。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机监测技术领域，具体的说是一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置。
背景技术
单轨吊作为煤矿井下重要的辅助运输设备，承担着井下人员、物料等的运输工作，其安全可靠运行关乎矿井安全生产和工作人员的生命安全。电动单轨吊长期处于变负荷、高负荷的运行状态下，永磁同步电机的驱动部需要根据现场工作需求随时输出大电流和高电压，极易产生安全隐患，甚至导致安全事故的发生。
传统的电气设备健康状况监测通常采用嵌入式设备将采集到的数据发送至云服务器，利用云服务器丰富的计算资源对监测数据进行智能分析，得到电气设备的健康状况，从而排除安全隐患。人工智能技术诊断精度高，但运算量以及参数存储量大，对数据传输网络造成了极大压力，同时产生了严重的延迟。对单轨吊永磁同步电机驱动部健康状况进行智能诊断时，传统方法造成的高延迟往往难以及时反映其健康状况，大数据量传输造成的网络拥塞也会挤占其它重要数据的网络传输资源。为此，设计一种能够在网络边缘端实时诊断单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况的装置，对单轨吊的安全可靠运行以及煤矿安全生产有着重要意义。同时，单轨吊的吊车组往往采用永磁同步电机进行驱动，永磁同步电机作为驱动部件，由定子、转子和端盖等部件构成，同时采用永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度；永磁同步电机在运转一定周期之后，因长时间电流的输入以及工作时的摩擦损耗，永磁同步电机往往会产生功能上的故障，因此，需定期对永磁同步电机进行监测与检修，然而，传统的永磁同步电机监测装置在对永磁同步电机监测作业时往往会存在以下难题：
(1)永磁同步电机在运转的过程中，其内部的定子与转子往往会产生较大几率的摩擦，使永磁同步电机产生的局部升温，进而影响到永磁同步电机的使用寿命，传统的永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，难以对永磁同步电机进行周向的温度检测，难以探查永磁同步电机工作时外壳各区域的温度变化情况，无法为作业人员提供判断永磁同步电机内部轴承或定子转子在转动时摩擦情况的依据。
(2)难以实时监测永磁同步电机在运转时输出轴的转动同心程度，作业人员难以推断永磁同步电机内部出现故障的区域，也无法在监测结束后及时对其进行检修，降低了永磁同步电机故障监测效率。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，通过周向设置的温度传感器可对永磁同步电机的外壳进行多方位的温度检测作业，便于准确探查永磁同步电机工作时外壳的温度变化情况，对人工神经网络进行压缩，将其部署于嵌入式平台上，实现对单轨吊永磁同步电机驱动部传感器监控数据流的实时智能分析。当驱动部工作异常时，该装置能够智能识别异常情况并将报警信息以及异常数据通过低功耗广域网和工业以太环网传输至云服务器，最终在监测中心显示。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，包括底架、支撑脚、定位机构和监测机构，所述的底架下端四周拐角处均安装有支撑脚，底架的后侧上端安装有定位机构，底架的前侧上端安装有监测机构。
所述的监测机构包括固定架、固定环、固定杆、监测环、内撑架、固定座、内撑环、监测转筒、导向筒、监测滑杆、监测弹簧、导线和控制器，底架的前侧左右对称安装有固定架，固定架之间共同安装有固定环，固定环的圆周侧壁上沿其周向均匀安装有多组固定杆，固定杆之间共同安装有监测环，固定环的内侧前后对称安装有内撑架，内撑架之间通过转动配合的方式共同安装有监测转筒，监测转筒的一端通过键连接的方式套设有导向筒，监测转筒的侧壁上通过滑动配合的方式安装有监测滑杆，且监测滑杆通过监测弹簧与监测转筒相连接，位于固定环后侧的内撑架上安装有固定座，固定座的一端位于监测转筒的内侧且固定座的端部沿其周向安装有内撑环，底架上安装有控制器，且控制器通过导线与内撑环相导通，通过控制器实时监测监测滑杆两端施加在监测环以及内撑环上的压力数值变化区域，可进一步推断永磁同步电机内部出现故障的区域，并在监测结束后通过人工及时对其进行检修，无需频繁对永磁同步电机进行拆解；所述的监测机构还包括微处理器一、直流电流变送器、直流电压变送器、无线传输模块、微处理器二、以太网芯片和以太网接口；其中，
采用HLB20的直流电流变送器连接单轨吊用永磁同步电动机驱动部的输入/输出电流信号，采用MI K-SDZU的直流电压变送器连接永磁同步电动机驱动部的输入/输出电压信号，温度传感器采集驱动部的温度数据；微处理器一连接直流电流变送器、直流电压变送器、无线传输模块和温度传感器，无线传输模块连接微处理器二，微处理器二连接以太网芯片，以太网芯片连接以太网接口。
具体的，所述的内撑架上沿其周向均匀安装有调距支架，调距支架的端部通过滑动配合的方式安装有缓冲滑杆，缓冲滑杆的一端通过缓冲弹簧与调距支架相连接，缓冲滑杆的另一端通过键连接的方式安装有缓冲片，通过缓冲片的弹性支撑可对永磁同步电机的外壳进行支撑限位，避免因永磁同步电机外壳松动造成监测数据产生较大误差。
具体的，所述的缓冲片均为不完全圆环结构，且缓冲片上均匀设置有防滑纹，设置于缓冲片上的防滑纹可进一步增强缓冲片与永磁同步电机外壳之间的摩擦力，提升对永磁同步电机外壳的锁定程度。
具体的，所述的监测滑杆两端均设置有半球形压力块，且监测滑杆的两端通过滑动配合的方式分别抵靠在监测环和内撑环上。
具体的，所述的内撑环与监测环内均周向设置有对压力敏感的压力传感器，且内撑环上的压力传感器通过导线与控制器相连接。
具体的，所述的定位机构包括定位座、制动杆、定位螺杆、定位板、凸形架、双向螺杆、定位电机、定位滑槽、定位滑块和定位架，底架的下端前后对称安装有多组定位座，同组中的定位座分别位于底架的左右两侧，底架的上端通过轴承安装有多组定位螺杆，且定位螺杆均位于定位座的正上方，定位螺杆上通过螺纹配合的方式安装有定位板，定位座的上端沿其周向均匀安装有制动杆，制动杆的上端通过滑动配合的方式与定位板相连接，位于相邻两组定位座之间的底架上安装有凸形架，凸形架内通过轴承安装有双向螺杆，底架上通过电机座安装有定位电机，定位电机的输出轴通过联轴器与双向螺杆相连接，双向螺杆的双向螺纹端通过螺纹配合的方式对称安装有定位滑块，凸形架的上端左右对称开设有定位滑槽，定位滑块的上端位于定位滑槽内且定位滑块的上端安装有定位架，通过活动可调节的定位螺杆与制动杆，可对定位板的位置高度进行自由调节，进一步调整永磁同步电机的安装位置高度，解决因不同品牌永磁同步电机安装底座高度位置不同导致永磁同步电机输出轴位置高度不同的情况。
具体的，所述的凸形架上端为开口结构，凸形架的上端两侧通过转动配合的方式对称安装有腰型块，腰型块上通过转动配合的方式安装有限位环。
具体的，所述的限位环为半圆形结构，限位环的上下两端均设置有磁吸块，限位环的中部沿其周向均匀安装有采用DS18B20数字式的温度传感器，通过周向设置的温度传感器可对永磁同步电机的外壳进行多方位的温度检测作业，便于准确探查永磁同步电机工作时外壳的温度变化情况，同时还可根据各区域温度显示数值的变化情况判断永磁同步电机内部轴承或定子转子在转动时的摩擦情况。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，通过周向设置的温度传感器可对永磁同步电机的外壳进行多方位的温度检测作业，便于准确探查永磁同步电机工作时外壳的温度变化情况，同时还可根据各区域温度显示数值的变化情况判断永磁同步电机内部轴承或定子转子在转动时的摩擦情况，通过缓冲片的弹性支撑可对永磁同步电机的外壳进行支撑限位，避免因永磁同步电机外壳松动造成监测数据产生较大误差，设置于缓冲片上的防滑纹可进一步增强缓冲片与永磁同步电机外壳之间的摩擦力，提升对永磁同步电机外壳的锁定程度；能够根据单轨吊永磁同步电机驱动部的电压、电流和温度数据对其健康状况进行边缘端智能诊断，并且可以对诊断结果和异常数据进行选择性传输，极大地提高了单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况的监测效率，同时有效降低网络拥塞，数据通过网关发送至云服务器进行监控。考虑到煤矿井下通信环境复杂，该装置采用基于LoRa协议的E32-400T20S数据传输模块，相较于现有的其它无线传输技术，其拥有更远的数据传输距离和更强的抗干扰能力，即使在井下巷道中也能够实现数据的可靠传输；
(2)本发明所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，通过活动可调节的定位螺杆与制动杆，可对定位板的位置高度进行自由调节，进一步调整永磁同步电机的安装位置高度，解决因不同品牌永磁同步电机安装底座高度位置不同导致永磁同步电机输出轴位置高度不同的情况，通过定位架双向的抵靠作用可进一步修正永磁同步电机的输出轴与监测机构之间的线性对齐程度，排出安装原因造成监测数据产生较大误差的可能性；
(3)本发明所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，当永磁同步电机在运转过程中出现故障，永磁同步电机的输出轴在转动过程中发生偏心振动现象，使得与永磁同步电机输出轴相连的导向筒在自转的过程中出现周向的摆动，通过控制器实时监测监测滑杆两端施加在监测环以及内撑环上的压力数值变化区域，可进一步推断永磁同步电机内部出现故障的区域，并在监测结束后通过人工及时对其进行检修，无需频繁对永磁同步电机进行拆解，在提升永磁同步电机故障监测效率的同时，也保证了永磁同步电机的整体密封性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置的一种较佳实施例整体结构示意图；
图2为本发明的工作状态结构示意图；
图3为本发明图2的俯视示意图；
图4为本发明图3的A-A方向剖视示意图；
图5为本发明图3的B-B方向剖视示意图；
图6为本发明图4的C处放大示意图；
图7为本发明定位机构的局部立体结构示意图；
图8为本发明监测机构的局部立体结构示意图；
图9为本发明图7的D方向剖视示意图；
图10为本发明图8的E方向剖视示意图；
图11为本发明数据采集与智能分析装置结构图；
图12为本发明数据传输网关结构图；
图13为本发明数据采集与智能分析装置软件流程图；
图14为本发明数据采集与智能分析装置中用于智能分析的神经网络结构图。
图中：
1、底架；
2、支撑脚；
3、定位机构；31、定位座；32、制动杆；33、定位螺杆；34、定位板；35、凸形架；36、双向螺杆；37、定位电机；38、定位滑槽；39、定位滑块；310、定位架；351、腰型块；352、限位环；3521、磁吸块；3522、温度传感器；
4、监测机构；41、固定架；42、固定环；43、固定杆；44、监测环；45、内撑架；46、固定座；47、内撑环；48、监测转筒；49、导向筒；410、监测滑杆；411、监测弹簧；412、导线；413、控制器；451、调距支架；4511、缓冲滑杆；4512、缓冲弹簧；4513、缓冲片；4514、防滑纹；414、微处理器一；415、直流电流变送器；416、直流电压变送器；417、无线传输模块；418、微处理器二；419、以太网芯片；420、以太网接口；
00、永磁同步电机。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参阅图1，本发明所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，包括底架1、支撑脚2、定位机构3和监测机构4，所述的底架1下端四周拐角处均安装有支撑脚2，底架1的后侧上端安装有定位机构3，底架1的前侧上端安装有监测机构4。
参阅图2、图3、图7和图9；所述的定位机构3包括定位座31、制动杆32、定位螺杆33、定位板34、凸形架35、双向螺杆36、定位电机37、定位滑槽38、定位滑块39和定位架310，底架1的下端前后对称安装有多组定位座31，同组中的定位座31分别位于底架1的左右两侧，底架1的上端通过轴承安装有多组定位螺杆33，且定位螺杆33均位于定位座31的正上方，定位螺杆33上通过螺纹配合的方式安装有定位板34，定位座31的上端沿其周向均匀安装有制动杆32，制动杆32的上端通过滑动配合的方式与定位板34相连接，位于相邻两组定位座31之间的底架1上安装有凸形架35，凸形架35内通过轴承安装有双向螺杆36，底架1上通过电机座安装有定位电机37，定位电机37的输出轴通过联轴器与双向螺杆36相连接，双向螺杆36的双向螺纹端通过螺纹配合的方式对称安装有定位滑块39，凸形架35的上端左右对称开设有定位滑槽38，定位滑块39的上端位于定位滑槽38内且定位滑块39的上端安装有定位架310。
具体工作时，首先通过人工将待监测的永磁同步电机00放置到定位座31上，之后，通过人工转动定位螺杆33，由于定位螺杆33的下端通过轴承固定安装在底架1上，在定位螺杆33转动的过程中，使得通过螺纹配合安装在定位螺杆33上的定位板34进行竖直方向上的移动，进一步带动放置于定位板34上的永磁同步电机00进行同步移动，通过制动杆32与定位板34之间的滑动配合可对定位板34的移动路径进行限位，避免定位板34在升降移动的过程中发生自由转动，当定位板34带动永磁同步电机00移动到合适的高度之后，使永磁同步电机00的输出轴与监测机构4中的导向筒49处于同一中心轴线上，之后，启动定位电机37进行运转，通过定位电机37带动双向螺杆36进行转动，在双向螺杆36转动的过程中，通过螺纹配合带动定位滑块39在定位滑槽38进行水平移动，进一步通过定位滑块39带动定位架310进行同步移动，当定位架310移动到合适的位置之后，定位架310的底部抵靠接触到永磁同步电机00的底部，之后，在定位架310的进一步移动过程中，通过双向的抵靠作用使放置于定位板34上的永磁同步电机00处于居中状态，进一步修正永磁同步电机00的输出轴与导向筒49之间的线性对齐程度，当永磁同步电机00的位置修正完成之后，停止定位电机37的运转，定位架310同步停止移动并对永磁同步电机00的位置进行锁定，之后，通过人工使用螺栓等连接器将永磁同步电机00进一步固定在定位板34上。
参阅2、图4和图7，所述的凸形架35上端为开口结构，凸形架35的上端两侧通过转动配合的方式对称安装有腰型块351，腰型块351上通过转动配合的方式安装有限位环352,所述的限位环352为半圆形结构，限位环352的上下两端均设置有磁吸块3521，限位环352的中部沿其周向均匀安装有温度传感器3522。
具体工作时，在永磁同步电机00向定位板34上放置的过程中，通过人工预先将互相吸附的限位环352进行打开，通过腰型块351的铰接过渡作用可使限位环352在凸形架35上进行一定自由度内的转动，便于永磁同步电机00的放入，当永磁同步电机00放入完成之后，通过人工将限位环352进行复位，使限位环352上端的磁吸块3521互相吸附，进一步对永磁同步电机00形成一个环形的围绕夹持，之后，进一步启动温度传感器3522进行作业，对永磁同步电机00外壳进行实时的温度检测并记录，通过周向设置的温度传感器3522可对永磁同步电机00的外壳进行多方位的温度检测作业，便于准确探查永磁同步电机00工作时外壳的温度变化情况。
参阅2、图4、图5、图6和图8，所述的监测机构4包括固定架41、固定环42、固定杆43、监测环44、内撑架45、固定座46、内撑环47、监测转筒48、导向筒49、监测滑杆410、监测弹簧411、导线412和控制器413，底架1的前侧左右对称安装有固定架41，固定架41之间共同安装有固定环42，固定环42的圆周侧壁上沿其周向均匀安装有多组固定杆43，固定杆43之间共同安装有监测环44，固定环42的内侧前后对称安装有内撑架45，内撑架45之间通过转动配合的方式共同安装有监测转筒48，监测转筒48的一端通过键连接的方式套设有导向筒49，监测转筒48的侧壁上通过滑动配合的方式安装有监测滑杆410，且监测滑杆410通过监测弹簧411与监测转筒48相连接，位于固定环42后侧的内撑架45上安装有固定座46，固定座46的一端位于监测转筒48的内侧且固定座46的端部沿其周向安装有内撑环47，所述的监测滑杆410两端均设置有半球形压力块，且监测滑杆410的两端通过滑动配合的方式分别抵靠在监测环44和内撑环47上,底架1上安装有控制器413，所述的内撑环47与监测环44内均周向设置有对压力敏感的压力传感器，且内撑环47上的压力传感器通过导线412与控制器413相连接。
具体工作时，当永磁同步电机00的定位完成之后，通过人工进一步将永磁同步电机00的输出轴与导向筒49之间进行固定，之后，启动控制器413，控制器413通过导线412实时监测内撑环47上的压力变化，之后，进一步通过现有驱动设备使永磁同步电机00进行运转，永磁同步电机00的输出轴进一步带动导向筒49进行同步转动，通过导向筒49带动监测转筒48进行同步转动，在监测转筒48转动的过程中，带动监测滑杆410进行同步周向转动，在正常工作状态下，通过监测弹簧411的弹簧弹力作用，监测滑杆410在周向转动的过程中其两端分别抵靠在监测环44以及内撑环47上进行滑动，且监测滑杆410两端施加在监测环44和内撑环47上的压力为恒定值，通过导线412连接的控制器413所监测到的数据保持不变，但当永磁同步电机00在运转过程中出现故障，永磁同步电机00的输出轴在转动过程中发生偏心振动现象，使得与永磁同步电机00输出轴相连的导向筒49在自转的过程中出现周向的摆动，进一步使监测转筒48出现同步的周向摆动，此时，在监测转筒48周向摆动的过程中，设置的监测弹簧411逐渐受影响并进行压缩或拉伸，进一步通过自身弹力作用使滑动配合安装在监测转筒48内的监测滑杆410进行移动，在监测滑杆410移动的过程中，其两端施加在监测环44以及内撑环47上的压力开始出现变化，之后，通过控制器413自动记录内撑环47上压力值出现变化的区域位置，之后，根据记录的数值变化区域推断永磁同步电机00内部出现故障的区域，并在监测结束后通过人工对其进行检修。
参阅图8和图10，所述的内撑架45上沿其周向均匀安装有调距支架451，调距支架451的端部通过滑动配合的方式安装有缓冲滑杆4511，缓冲滑杆4511的一端通过缓冲弹簧4512与调距支架451相连接，缓冲滑杆4511的另一端通过键连接的方式安装有缓冲片4513,所述的缓冲片4513均为不完全圆环结构，且缓冲片4513上均匀设置有防滑纹4514。
具体工作时，在永磁同步电机00进行放置定位的过程中，使永磁同步电机00的端部外壳抵靠到缓冲片4513上，并推动缓冲片4513进行移动，使缓冲弹簧4512处于压缩状态，之后，在永磁同步电机00运转监测的过程中，通过缓冲片4513的弹性支撑可对永磁同步电机00的外壳进行支撑限位，避免因永磁同步电机00外壳松动造成监测数据产生较大误差，设置于缓冲片4513上的防滑纹4514可进一步增强缓冲片4513与永磁同步电机00外壳之间的摩擦力，提升对永磁同步电机00外壳的锁定程度。
工作时：
第一步：通过人工预先将互相吸附的限位环352进行打开，通过腰型块351的铰接过渡作用可使限位环352在凸形架35上进行一定自由度内的转动，便于永磁同步电机00的放入，当永磁同步电机00放入完成之后，通过人工将限位环352进行复位，使限位环352上端的磁吸块3521互相吸附，进一步对永磁同步电机00形成一个环形的围绕夹持；
在永磁同步电机00进行放置定位的过程中，使永磁同步电机00的端部外壳抵靠到缓冲片4513上，并推动缓冲片4513进行移动，使缓冲弹簧4512处于压缩状态，之后，在永磁同步电机00运转监测的过程中，通过缓冲片4513的弹性支撑可对永磁同步电机00的外壳进行支撑限位，避免因永磁同步电机00外壳松动造成监测数据产生较大误差，设置于缓冲片4513上的防滑纹4514可进一步增强缓冲片4513与永磁同步电机00外壳之间的摩擦力，提升对永磁同步电机00外壳的锁定程度；
第二步：通过人工将待监测的永磁同步电机00放置到定位座31上，之后，通过人工转动定位螺杆33，由于定位螺杆33的下端通过轴承固定安装在底架1上，在定位螺杆33转动的过程中，使得通过螺纹配合安装在定位螺杆33上的定位板34进行竖直方向上的移动，进一步带动放置于定位板34上的永磁同步电机00进行同步移动，通过制动杆32与定位板34之间的滑动配合可对定位板34的移动路径进行限位，避免定位板34在升降移动的过程中发生自由转动，当定位板34带动永磁同步电机00移动到合适的高度之后，使永磁同步电机00的输出轴与监测机构4中的导向筒49处于同一中心轴线上；
第三步：启动定位电机37进行运转，通过定位电机37带动双向螺杆36进行转动，在双向螺杆36转动的过程中，通过螺纹配合带动定位滑块39在定位滑槽38进行水平移动，进一步通过定位滑块39带动定位架310进行同步移动，当定位架310移动到合适的位置之后，定位架310的底部抵靠接触到永磁同步电机00的底部，之后，在定位架310的进一步移动过程中，通过双向的抵靠作用使放置于定位板34上的永磁同步电机00处于居中状态，进一步修正永磁同步电机00的输出轴与导向筒49之间的线性对齐程度，当永磁同步电机00的位置修正完成之后，停止定位电机37的运转，定位架310同步停止移动并对永磁同步电机00的位置进行锁定，之后，通过人工使用螺栓等连接器将永磁同步电机00进一步固定在定位板34上；
第四步：当永磁同步电机00的定位完成之后，通过人工进一步将永磁同步电机00的输出轴与导向筒49之间进行固定，之后，启动控制器413，控制器413通过导线412实时监测内撑环47上的压力变化，之后，进一步通过现有驱动设备使永磁同步电机00进行运转，永磁同步电机00的输出轴进一步带动导向筒49进行同步转动，通过导向筒49带动监测转筒48进行同步转动，在监测转筒48转动的过程中，带动监测滑杆410进行同步周向转动，在正常工作状态下，通过监测弹簧411的弹簧弹力作用，监测滑杆410在周向转动的过程中其两端分别抵靠在监测环44以及内撑环47上进行滑动，且监测滑杆410两端施加在监测环44和内撑环47上的压力为恒定值，通过导线412连接的控制器413所监测到的数据保持不变；
参阅图11-图14，数据采集和智能分析装置采用HLB20直流电流变送器415采集单轨吊用永磁同步电动机驱动部的输入/输出电流信号，采用MI K-SDZU直流电压变送器416采集驱动部的输入/输出电压信号，采用DS18B20数字式温度传感器3522采集驱动部的温度数据。当NVI DIA Jetson Nano的微处理器一414控制直流电流变送器415、直流电压变送器416和温度传感器3522将驱动部信息采集完毕后，对这些数据进行智能分析并得出分析结果，并将分析结果通过E32-400T20S LoRa无线传输模块417发送至数据传输网关。若分析结果显示此时驱动部工作异常，则向E32-400T20S LoRa无线传输模块417发送异常信息，同时将发生异常前后检测到的传感器数据也传输至数据传输网关。
数据传输网关由E32-400T20S LoRa无线传输模块417接收由数据采集和智能分析装置发送的数据，再由STM32F103ZET6嵌入式微处理器二418对接收的数据进行解析，并控制DM9000以太网芯片419，RJ45以太网接口420将数据以TCP/I P的形式发送到工业以太网中。
该系统首先通过数据采集与智能分析装置、数据传输网关对单轨吊用永磁同步驱动部工作时的电压、电流和温度数据进行采集，经标记后，在PC上对如图14所示的神经网络进行训练。该神经网络包含两层LSTM神经元以及三层全连接网络，最终根据输入数据判断驱动部工作是否发生异常情况。模型训练完毕后，将其部署于数据采集与智能分析装置上，用来对驱动部监测数据进行分析。
但当永磁同步电机00在运转过程中出现故障，永磁同步电机00的输出轴在转动过程中发生偏心振动现象，使得与永磁同步电机00输出轴相连的导向筒49在自转的过程中出现周向的摆动，进一步使监测转筒48出现同步的周向摆动，此时，在监测转筒48周向摆动的过程中，设置的监测弹簧411逐渐受影响并进行压缩或拉伸，进一步通过自身弹力作用使滑动配合安装在监测转筒48内的监测滑杆410进行移动，在监测滑杆410移动的过程中，其两端施加在监测环44以及内撑环47上的压力开始出现变化，之后，通过控制器413自动记录内撑环47上压力值出现变化的区域位置，之后，根据记录的数值变化区域推断永磁同步电机00内部出现故障的区域，并在监测结束后通过人工对其进行检修。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，包括底架(1)、支撑脚(2)、定位机构(3)和监测机构(4)，所述底架(1)的后侧上端安装有定位机构(3)，底架(1)的前侧上端安装有监测机构(4)；其特征在于：
所述的监测机构(4)包括固定架(41)、固定环(42)、固定杆(43)、监测环(44)、内撑架(45)、固定座(46)、内撑环(47)、监测转筒(48)、导向筒(49)、监测滑杆(410)、监测弹簧(411)、导线(412)和控制器(413)；其中，
底架(1)的前侧左右对称安装有固定架(41)，固定架(41)之间共同安装有固定环(42)，固定环(42)的圆周侧壁上沿其周向均匀安装有多组固定杆(43)，固定杆(43)之间共同安装有监测环(44)，固定环(42)的内侧前后对称安装有内撑架(45)，内撑架(45)之间通过转动配合的方式共同安装有监测转筒(48)，监测转筒(48)的一端通过键连接的方式套设有导向筒(49)；
监测转筒(48)的侧壁上通过滑动配合的方式安装有监测滑杆(410)，且监测滑杆(410)通过监测弹簧(411)与监测转筒(48)相连接，位于固定环(42)后侧的内撑架(45)上安装有固定座(46)，固定座(46)的一端位于监测转筒(48)的内侧且固定座(46)的端部沿其周向安装有内撑环(47)，底架(1)上安装有控制器(413)，且控制器(413)通过导线(412)与内撑环(47)相导通；
所述的监测机构(4)还包括微处理器一(414)、直流电流变送器(415)、直流电压变送器(416)、无线传输模块(417)、微处理器二(418)、以太网芯片(419)和以太网接口(420)；其中，
采用HLB20的直流电流变送器(415)连接单轨吊用永磁同步电动机(00)驱动部的输入/输出电流信号，采用MIK-SDZU的直流电压变送器(416)连接永磁同步电动机(00)驱动部的输入/输出电压信号，温度传感器(3522)采集驱动部的温度数据；微处理器一(414)连接直流电流变送器(415)、直流电压变送器(416)、无线传输模块(417)和温度传感器(3522)，无线传输模块(417)连接微处理器二(418)，微处理器二(418)连接以太网芯片(419)，以太网芯片(419)连接以太网接口(420)。
2.根据权利要求1所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的底架(1)下端四周拐角处均安装有支撑脚(2)，所述的内撑架(45)上沿其周向均匀安装有调距支架(451)，调距支架(451)的端部通过滑动配合的方式安装有缓冲滑杆(4511)，缓冲滑杆(4511)的一端通过缓冲弹簧(4512)与调距支架(451)相连接，缓冲滑杆(4511)的另一端通过键连接的方式安装有缓冲片(4513)。
3.根据权利要求2所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的缓冲片(4513)均为不完全圆环结构，且缓冲片(4513)上均匀设置有防滑纹(4514)。
4.根据权利要求1所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的监测滑杆(410)两端均设置有半球形压力块，且监测滑杆(410)的两端通过滑动配合的方式分别抵靠在监测环(44)和内撑环(47)上。
5.根据权利要求1所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的内撑环(47)与监测环(44)内均周向设置有对压力敏感的压力传感器，且内撑环(47)上的压力传感器通过导线(412)与控制器(413)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的定位机构(3)包括定位座(31)、制动杆(32)、定位螺杆(33)、定位板(34)、凸形架(35)、双向螺杆(36)、定位电机(37)、定位滑槽(38)、定位滑块(39)和定位架(310)；其中，
底架(1)的下端前后对称安装有多组定位座(31)，同组中的定位座(31)分别位于底架(1)的左右两侧，底架(1)的上端通过轴承安装有多组定位螺杆(33)，且定位螺杆(33)均位于定位座(31)的正上方，定位螺杆(33)上通过螺纹配合的方式安装有定位板(34)，定位座(31)的上端沿其周向均匀安装有制动杆(32)，制动杆(32)的上端通过滑动配合的方式与定位板(34)相连接，位于相邻两组定位座(31)之间的底架(1)上安装有凸形架(35)，凸形架(35)内通过轴承安装有双向螺杆(36)，底架(1)上通过电机座安装有定位电机(37)，定位电机(37)的输出轴通过联轴器与双向螺杆(36)相连接，双向螺杆(36)的双向螺纹端通过螺纹配合的方式对称安装有定位滑块(39)，凸形架(35)的上端左右对称开设有定位滑槽(38)，定位滑块(39)的上端位于定位滑槽(38)内且定位滑块(39)的上端安装有定位架(310)。
7.根据权利要求6所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的凸形架(35)上端为开口结构，凸形架(35)的上端两侧通过转动配合的方式对称安装有腰型块(351)，腰型块(351)上通过转动配合的方式安装有限位环(352)。
8.根据权利要求7所述的一种单轨吊用永磁同步电机驱动部健康状况监测装置，其特征在于：所述的限位环(352)为半圆形结构，限位环(352)的上下两端均设置有磁吸块(3521)，限位环(352)的中部沿其周向均匀安装有采用DS18B20数字式的温度传感器(3522)。
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