CN203130579U - 基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，包括振动信号检测单元、处理器、存储模块、显示模块和监控诊断上位机，处理器包括数据通信模块，振动信号检测单元、显示模块分别与处理器相连，处理器通过数据通信模块与监控诊断上位机相连，振动信号检测单元检测通风机的振动频率数据并输出给处理器，处理器将接收的振动频率数据缓存在存储模块中并发送给监控诊断上位机，监控诊断上位机根据振动频率数据进行诊断并将诊断结果返回给处理器，处理器接收诊断结果并通过显示模块输出。本实用新型具有诊断准确、使用方便、检测实时、实施灵活、结构简单的优点。

Description

基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全领域，具体涉及一种基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置。 

背景技术

据统计，我国煤矿生产中，因矿井通风设备而发生的事故中，机械事故占通风机组事故的68.9％，一旦发生故障将造成巨大的停产损失和安全问题，尽管一部分事故因有备用通风机而未造成严重后果，但还有一些事故既影响了生产，又造成了惨重的伤亡。因此对煤矿通风设备进行状态监测与故障诊断是急需研究解决的问题。故障诊断技术在煤矿的推广应用，不仅可预防突然事故的发生，保证煤矿的安全生产，而且可带来明显的经济效益和社会效益。 

从故障诊断角度来看，风机是旋转机械，因此具备旋转机械的典型故障，如不平衡、不对中之类的故障形式；风机的工作受环境影响较大，常有粉尘进入风机造成叶片的磨损，还可能粘附在转子上形成随机性变化的不平衡。因此这类机械在工作时既有机械零部件产生的振动，又有工作介质引起的冲击，振动比较复杂，而且风机的故障形式多种多样，故障产生的机理和原因也非常复杂，故障与征兆之间表现出一种非常复杂的非线性关系，并且对各类故障反映的特征参数也不完全相同，这给现场诊断带来了极大的困难。因此，如何快速而准确的对风机的振动信号进行采集并诊断故障已变得十分重要。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种诊断准确、使用方便、检测实时、实施灵活、结构简单的基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为： 

一种基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，包括振动信号检测单元、处理器、存储模块、显示模块和监控诊断上位机，所述处理器包括数据通信模块，所述振动信号检测单元、显示模块分别与处理器相连，所述处理器通过数据通信模块与监控诊断上位机相连，所述振动信号检测单元检测通风机的振动频率数据并输出给处理器，所述处理器将接收的振动频率数据缓存在存储模块中并发送给监控诊断上位机，所述监控诊断上位机根据振动频率数据进行诊断并将诊断结果返回给处理器，所述处理器接收诊断结果并通过显示模块输出。 

作为上述技术方案的进一步改进： 

所述振动信号检测单元包括依次串联的振动传感器、放大器、A/D转换电路，所述振动传感器装设于煤矿通风机的壳体上，所述A/D转换电路的输出端与处理器相连。 

本实用新型还包括用于在输出报警信息的报警模块，所述处理器的输出端与报警模块相连，所述处理器根据监控诊断上位机发送的诊断结果控制报警模块的工作状态。 

所述数据通信模块为RS485通信接口模块或者无线网络接口模块。 

本实用新型具有下述优点： 

1、本实用新型振动信号检测单元检测通风机的振动频率数据并输出给处理器，所述处理器将接收的振动频率数据缓存在存储模块中并发送给监控诊断上位机，所述监控诊断上位机根据振动频率数据进行诊断并将诊断结果返回给处理器，所述处理器接收诊断结果并通过显示模块输出，能够快速的采集和处理振动信号，从而能够实时监测到风机的振动状态，发生故障，能及时进行诊断，具有诊断准确、使用方便、检测实时的优点。 

2、本实用新型的处理器通过数据通信模块与监控诊断上位机相连，处理器与监控诊断上位机采取实时可靠的数据传输机制，把数据发送到由监控服务器 组成的工业现场监控网络中，进入专家系统，实现系统的网络化，数据传输可靠，系统实施灵活。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。 

图2为本实用新型实施例中处理器及其外围电路结构示意图。 

图例说明：1、振动信号检测单元；11、振动传感器；12、放大器；13、A/D转换电路；2、处理器；21、数据通信模块；3、存储模块；4、显示模块；5、监控诊断上位机；6、报警模块。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。 

如图1所示，本实施例基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置包括振动信号检测单元1、处理器2、存储模块3、显示模块4和监控诊断上位机5，处理器2包括数据通信模块21，振动信号检测单元1、显示模块4分别与处理器2相连，处理器2通过数据通信模块21与监控诊断上位机5相连，振动信号检测单元1检测通风机的振动频率数据并输出给处理器2，处理器2将接收的振动频率数据缓存在存储模块3中并发送给监控诊断上位机5，监控诊断上位机5根据振动频率数据进行诊断并将诊断结果返回给处理器2，处理器2接收诊 断结果并通过显示模块4输出。本实施例中，振动信号检测单元1包括依次串联的振动传感器11、放大器12、A/D转换电路13，振动传感器11装设于煤矿通风机的壳体上，A/D转换电路13的输出端与处理器2相连。本实施例还包括用于在输出报警信息的报警模块6，处理器2的输出端与报警模块6相连，处理器2根据监控诊断上位机5发送的诊断结果控制报警模块6的工作状态。本实施例中，数据通信模块21可根据需要采用RS485通信接口模块或者无线网络接口模块，本实施例中数据通信模块21为无线网络接口模块。 

本实施例中，振动信号检测单元1采用型号为JYHK-ST-3/2的振动传感器，振动传感器是由运动线圈切割磁力线而输出电压的电磁式传感器，因此具有工作时不需要供给电源；处理器2采用型号为ATMEGA64的单片机，ATMEGA64单片机的工作频率16MHZ，工作电压5V，ATMEGA64单片机的PE0引脚与上位机连接，PE1引脚与RS485连接，AREF的端口与A/D转换模块连接；存储模块3基于型号为FM256的闪存模块实现；显示模块4采用液晶显示实现，用于将通风机的工作状况告诉反馈给工作人员；监控诊断上位机5采用计算机实现，监控诊断上位机5基于BP神经网络的故障诊断识别算法来实现对振动频率数据的诊断，在使用时预先使用振动频率数据样本通过BP神经网络进行自学习，在使用时将振动频率数据输入BP神经网络即可快速得到诊断结果，从而达到对振动频率数据的诊断的智能化；报警模块6采用带有红色闪灯的蜂鸣报警。本实施例中，监控诊断上位机5利用可靠的BP神经网络识别算法构建专家系统，识别准确，使用简单，有利于提高系统的智能化水平。 

如图2所示，处理器2(ATMEGA64单片机)的PE0引脚与上位机连接，PE1引脚与RS-485连接，显示模块4分别与ATMEGA64单片机的PA0，PA2端口相连，报警模块6与ATMEGA64单片机的PA3口连接，ATMEGA64单片机的AREF的端口与A/D转换电路13连接。振动传感器11通关采集通风机的振动信号，经过放大器12放大后与A/D转换电路13相连接，数字信号进入ATMEGA64单片机处理以后得到有用的信号，传送至由监控诊断上位机5(监控服务器)组成的工业现 场监控网络中，进入专家系统判断通风机是否出现故障，并将信息反馈给单片机，并显示在上位机上。显示模块4采用液晶显示器件，在调用显示子程序之前，将需要显示的数据先放在数据显示缓冲区中，由显示缓冲区数据在字型码表中查出对应的段选码，将此码串行发送，并且发送选信号选通相应的显示区，液晶显示的内容为通风机是否出现故障。当发现通风机出现故障时，与ATMEGA64单片机连接的报警模块6(蜂鸣报警模块)会发出报警声，给予警示。 

本实施例的工作过程如下：振动传感器11接收到煤矿通风机叶片转动时形成的振动信号把信号转换成相应的电信号，经放大器12放大整形、A/D转换电路13转换成振动频率数据(数字电信号)后输入给处理器2；处理器2把收到的振动频率数据通过存储模块3缓存，并通过数据通信模块21转发给监控诊断上位机5，监控诊断上位机5通过BP神经网络进行智能诊断和故障模式识别后对通风机是否有故障做智能判断并将诊断结果输出给处理器2，处理器2一方面将诊断结果通过显示模块4输出，另一方面如果诊断结果为出现故障则控制报警模块6发出报警。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.一种基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，其特征在于：包括振动信号检测单元(1)、处理器(2)、存储模块(3)、显示模块(4)和监控诊断上位机(5)，所述处理器(2)包括数据通信模块(21)，所述振动信号检测单元(1)、显示模块(4)分别与处理器(2)相连，所述处理器(2)通过数据通信模块(21)与监控诊断上位机(5)相连，所述振动信号检测单元(1)检测通风机的振动频率数据并输出给处理器(2)，所述处理器(2)将接收的振动频率数据缓存在存储模块(3)中并发送给监控诊断上位机(5)，所述监控诊断上位机(5)根据振动频率数据进行诊断并将诊断结果返回给处理器(2)，所述处理器(2)接收诊断结果并通过显示模块(4)输出。

2.根据权利要求1所述的基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，其特征在于：所述振动信号检测单元(1)包括依次串联的振动传感器(11)、放大器(12)、A/D转换电路(13)，所述振动传感器(11)装设于煤矿通风机的壳体上，所述A/D转换电路(13)的输出端与处理器(2)相连。

3.根据权利要求2所述的基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，其特征在于：还包括用于在输出报警信息的报警模块(6)，所述处理器(2)的输出端与报警模块(6)相连，所述处理器(2)根据监控诊断上位机(5)发送的诊断结果控制报警模块(6)的工作状态。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于振动信号检测的煤矿通风机在线监测诊断装置，其特征在于：所述数据通信模块(21)为RS485通信接口模块或者无线网络接口模块。

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