CN208953017U - 基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统。为填补现有技术空白，本实用新型包括井下基站、地面监控主机、五个矿用光纤光栅温度传感器、矿用光纤光栅振动传感器、矿用光纤光栅压力传感器、矿用光纤光栅液位传感器和矿用光纤光栅流量传感器，所述井下基站包括井下监控主机、矿用光纤光栅解调仪、西门子S7‑200PLC和组合电控开关，所述组合电控开关与西门子S7‑200PLC相连，受其控制，西门子S7‑200PLC，西门子S7‑200PLC进一步与井下监控主机电连接，受其控制。本实用新型精度高、抗电磁干扰能力强，广泛适用于各种矿井。

Description

基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统。

背景技术

在综采工作面生产过程中，煤炭被采煤机开采后落在刮板输送机机身上，运输到刮板输送机机头处后被卸载到转载机机身上。转载机的功能是利用自身的架桥结构，将工作面刮板输送机机头卸载的煤炭举升并经破碎机破碎后转运到带式输送机的胶带上。

现有的转载机监控系统功能简单、监测参数少，而且传感器精度低，可靠性差，没有实现地面远程监控和故障诊断，难以满足安全、高效生产的需要。转载机一旦发生故障，会造成巨大的生产损失，并浪费大量的维修时间和维修费用。该监控系统针对转载机的特殊性，解决其监控和故障诊断问题，实现了转载机状态实时监控，在提高生产效率的基础上，保障了人员的安全和设备的正常运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统。

为解决上述技术问题，本基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统，包括井下基站和地面监控主机，井下基站向地面监控主机传输信息，并可接受地面监控主机远程控制，地面监控主机设有主控窗口模块、用户窗口模块、设备窗口模块、实时数据库和报警记录模块，其特征在于：其还包括五个矿用光纤光栅温度传感器、矿用光纤光栅振动传感器、矿用光纤光栅压力传感器、矿用光纤光栅液位传感器和矿用光纤光栅流量传感器，两个矿用光纤光栅温度传感器分别安装在配用转载机的减速器输入轴、输出轴处，一个矿用光纤光栅温度传感器安装在配用转载机的冷却水水箱内，一个矿用光纤光栅温度传感器安装在配用转载机的电机轴承处，分别监控配用转载机的减速器输入轴温度、输出轴温度、冷却水水温和电机轴承温度，矿用光纤光栅振动传感器安装在配用转载机的电机上，监测配用转载机的电机的振动，余下的矿用光纤光栅温度传感器和矿用光纤光栅液位传感器均安装在配用转载机的油箱内，分别监测配用转载机的油箱的油温和液位，矿用光纤光栅压力传感器和矿用光纤光栅流量传感器均安装在配用转载机的冷却水进水管上，分别监测配用转载机的冷却水出口压力和冷却水的流量。

所述井下基站包括井下监控主机、矿用光纤光栅解调仪、西门子S7-200PLC和组合电控开关。

五个矿用光纤光栅温度传感器、矿用光纤光栅振动传感器、矿用光纤光栅压力传感器、矿用光纤光栅液位传感器和矿用光纤光栅流量传感器分别与矿用光纤光栅解调仪电连接，矿用光纤光栅解调仪与井下监控主机相连，为井下监控主机传输各项监测数据。

所述组合电控开关与西门子S7-200PLC相连，受其控制，西门子S7-200PLC进一步与井下监控主机电连接，受其控制。

如此设计，由多种光纤光栅传感器采集转载机各个部位的参数，通过矿用光纤光栅解调仪解调信号，传输给井下监控主机，井下监控主机一方面通过组合电控开关对配用转载机的电机转速、冷却水水泵进行实时自动控制，另一方面将上述信息实时或定期发给地面监控主机，地面工作人员利用地面监控主机可进行远程操控。

本实用新型基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统利用光纤光栅传感器精度高、抗电磁干扰能力强的特点，针对性的解决所面临的转载机监控问题，实现对转载机的远程监控与故障诊断，在提高生产效率的基础上，保障了人员的安全和设备的正常运行。

作为优化，其还包括与地面监控主机电连接的转载机故障远程诊断虚拟医院，该转载机故障远程诊断虚拟医院包括客户咨询端的服务设备，另一部分是提供服务的虚拟医院网络服务器。如此设计，咨询端和服务端通过网络连接在一起。客户端通过网络浏览器输入工作面设备的状况信息，确定输入正确后，将信息提交到服务器端的诊断中心网络服务器，然后通过解析信息的HTML形式，产生诊断中心诊断工具理解的输入信息。调用诊断工具进行诊断。将诊断结果送到客户端网络浏览器，将此次诊断的信息保存到相关数据库。对于维护过程，可通过电力设备虚拟医院这一中介与有关维护专家建立联系，获得他们的维护服务。维护过程包括装置测试，诊断，维护，建立文档等。其中涉及到维护成员、专家、操作人员、制造商和研究人员等。

本实用新型基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统精度高、抗电磁干扰能力强，广泛适用于各种矿井。

附图说明

下面结合附图对本实用新型基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统作进一步说明：

图1是本基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统的电路示意图。

图中：1为井下基站、2为地面监控主机、21为主控窗口模块、22为用户窗口模块、23为设备窗口模块、24为实时数据库、25为报警记录模块、3为矿用光纤光栅温度传感器、4为矿用光纤光栅振动传感器、5为矿用光纤光栅压力传感器、6为矿用光纤光栅液位传感器、7为矿用光纤光栅流量传感器、8为配用转载机的减速器、81为配用转载机的减速器的输入轴、82为配用转载机的减速器8的输出轴、9为配用转载机的冷却水水箱、10为配用转载机的电机、11为配用转载机的油箱、12为冷却水进水管、13为井下监控主机、14为矿用光纤光栅解调仪、15为西门子S7-200PLC、16为组合电控开关、17为转载机故障远程诊断虚拟医院。

具体实施方式

实施方式一：如图1所示，本基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统包括井下基站1和地面监控主机2，井下基站1向地面监控主机2传输信息，并可接受地面监控主机2远程控制，地面监控主机2设有主控窗口模块21、用户窗口模块22、设备窗口模块23、实时数据库24和报警记录模块25。其特征在于：其还包括五个矿用光纤光栅温度传感器3、矿用光纤光栅振动传感器4、矿用光纤光栅压力传感器5、矿用光纤光栅液位传感器6和矿用光纤光栅流量传感器7。两个矿用光纤光栅温度传感器3分别安装在配用转载机的减速器8的输入轴81、输出轴82处，一个矿用光纤光栅温度传感器3安装在配用转载机的冷却水水箱9内，一个矿用光纤光栅温度传感器3安装在配用转载机的电机10轴承处，分别监控配用转载机的减速器8输入轴81温度、输出轴82温度、冷却水水温和电机10轴承温度。矿用光纤光栅振动传感器4安装在配用转载机的电机10上，监测配用转载机的电机10的振动，余下的矿用光纤光栅温度传感器3和矿用光纤光栅液位传感器6均安装在配用转载机的油箱11内，分别监测配用转载机的油箱11的油温和液位，矿用光纤光栅压力传感器5和矿用光纤光栅流量传感器7均安装在配用转载机的冷却水进水管12上，分别监测配用转载机的冷却水出口压力和冷却水的流量。

所述井下基站1包括井下监控主机13、矿用光纤光栅解调仪14、西门子S7-200PLC15和组合电控开关16。

五个矿用光纤光栅温度传感器3、矿用光纤光栅振动传感器4、矿用光纤光栅压力传感器5、矿用光纤光栅液位传感器6和矿用光纤光栅流量传感器7分别与矿用光纤光栅解调仪14电连接，矿用光纤光栅解调仪14与井下监控主机13相连，为井下监控主机13传输各项监测数据。

所述组合电控开关16与西门子S7-200PLC15相连，受其控制，西门子S7-200PLC15进一步与井下监控主机14电连接，受其控制。

如图1所示，本基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统还包括与地面监控主机电连接的转载机故障远程诊断虚拟医院17。该转载机故障远程诊断虚拟医院17包括客户咨询端的服务设备，另一部分是提供服务的虚拟医院网络服务器。

客户端通过网络浏览器输入工作面设备的状况信息，确定输入正确后，将信息提交到服务器端的诊断中心网络服务器，然后通过解析信息的HTML形式，产生诊断中心诊断工具理解的输入信息。调用诊断工具进行诊断。将诊断结果送到客户端网络浏览器；将此次诊断的信息保存到相关数据库。对于维护过程，可通过电力设备虚拟医院这一中介与有关维护专家建立联系，获得他们的维护服务。维护过程包括装置测试，诊断，维护，建立文档等。其中涉及到维护成员、专家、操作人员、制造商和研究人员等。

主控窗口主要包括系统管理、主界面、实时数据、报警记录、实时曲线和历史报表，负责设备窗口和用户窗口的管理和调度。用户窗口用来生动形象并动态的显示转载机主要数据的采集和处理，可以实时了解、掌握、查询转载机的运行状态信息。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，实现对设备构件的管理与调度。实时数据库是数据处理中心，将转载机的实时数据存储并自动完成对实时数据库的报警处理。报警记录可以让工作人员通过报警信息了解设备转载机异常的运行状态，进而尽快进行故障诊断，确定故障类型，缩短维修时间。

矿用光纤光栅解调仪具有很高的环境适应性、稳定性，波长分辨率为0.1pm，波长测量精度达±1pm，可以将光纤光栅传感器传过来的光纤光栅动态信号快速、精确解调，然后传送到井下监控主机。西门子S7-200PLC通过RS485协议接收来自转载机组合开关控制器的数据信息，包括电机的电流、电压和电机运行状态，并将信息传给井下监控主机。井下监控主机对传感器和PLC的参数进行数据融合和存储，并利用工业以太网将数据传输给地面监控主机。井下监控主机实时显示运行状态及工况参数，实现了转载机本地监控，便于现场工作人员观察。另外，工作人员可以通过操作面板向PLC发出启动、停车和急停指令，由PLC控制转载机的运行状态，实现启动、停车与急停等功能。

Claims (2)

1.一种基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统，包括井下基站和地面监控主机，井下基站向地面监控主机传输信息，并可接受地面监控主机远程控制，地面监控主机设有主控窗口模块、用户窗口模块、设备窗口模块、实时数据库和报警记录模块，其特征在于：其还包括五个矿用光纤光栅温度传感器、矿用光纤光栅振动传感器、矿用光纤光栅压力传感器、矿用光纤光栅液位传感器和矿用光纤光栅流量传感器，两个矿用光纤光栅温度传感器分别安装在配用转载机的减速器输入轴、输出轴处，一个矿用光纤光栅温度传感器安装在配用转载机的冷却水水箱内，一个矿用光纤光栅温度传感器安装在配用转载机的电机轴承处，分别监控配用转载机的减速器输入轴温度、输出轴温度、冷却水水温和电机轴承温度，矿用光纤光栅振动传感器安装在配用转载机的电机上，监测配用转载机的电机的振动，余下的矿用光纤光栅温度传感器和矿用光纤光栅液位传感器均安装在配用转载机的油箱内，分别监测配用转载机的油箱的油温和液位，矿用光纤光栅压力传感器和矿用光纤光栅流量传感器均安装在配用转载机的冷却水进水管上，分别监测配用转载机的冷却水出口压力和冷却水的流量，

所述井下基站包括井下监控主机、矿用光纤光栅解调仪、西门子S7-200PLC和组合电控开关，

五个矿用光纤光栅温度传感器、矿用光纤光栅振动传感器、矿用光纤光栅压力传感器、矿用光纤光栅液位传感器和矿用光纤光栅流量传感器分别与矿用光纤光栅解调仪电连接，矿用光纤光栅解调仪与井下监控主机相连，为井下监控主机传输各项监测数据，

所述组合电控开关与西门子S7-200PLC相连，受其控制，西门子S7-200PLC进一步与井下监控主机电连接，受其控制。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的煤矿综采面转载机监控系统，其特征在于：其还包括与地面监控主机电连接的转载机故障远程诊断虚拟医院，该转载机故障远程诊断虚拟医院包括客户咨询端的服务设备，另一部分是提供服务的虚拟医院网络服务器。