CN212084190U - 煤矿井下设备的远程故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统，其中，该系统包括：通用网络模块，分别与目标设备和环形网络相连，用于通过环形网络将目标设备的设备运行数据上传至服务器，其中，通用网络模块、目标设备以及环形网络均设于煤矿井下，环形网络用于将目标设备的运行数据和目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号并传输至服务器；目标设备包括掘进机、液压支架及采煤机；服务器，通过通讯装置与远程设备，连接显示装置，显示装置用于显示设备运行数据和可编程控制器的总线信息。通过本实用新型，解决了相关技术中因无法共享采煤设备的故障数据导致的不能及时处理采煤设备故障等技术问题。

Description

煤矿井下设备的远程故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及计算机领域，具体而言，涉及一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统。

背景技术

相关技术中，煤矿行业因其工作环境复杂、恶劣，技术水平比较落后，目前井下采煤设备的管理基本靠人员监视来完成。随着时代进步，煤矿设备厂家提升了设备的控制功能，有些先进的矿井也铺设了井下传输网络，可以将井下采煤设备的数据上传至地面，但是该系统的部件封闭，若采煤设备出现故障，井上人员仍然无能为力，只能依靠技术人员下井进行现场处理，既费时又费力。

因此，煤矿行业中仍存在以下技术问题：1)采煤设备不能与煤矿井下网络连接，数据无法互通互联；2)煤矿网络无法和设备厂商网络连接，无法数据共享。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统、方法及装置，以至少解决了相关技术中因无法共享采煤设备的故障数据导致的不能及时处理采煤设备故障等技术问题。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统，包括：通用网络模块，服务器，通讯装置以及远程设备，其中，所述通用网络模块，分别与目标设备和环形网络相连，用于通过所述环形网络将所述目标设备的设备运行数据上传至所述服务器，其中，所述通用网络模块、所述目标设备以及所述环形网络均设于煤矿井下，所述环形网络用于将所述目标设备的运行数据和所述目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号并传输至所述服务器；所述目标设备包括掘进机、液压支架及采煤机；所述服务器，通过所述通讯装置与所述远程设备通讯连接，连接有显示装置，所述显示装置用于显示所述设备运行数据和所述可编程控制器的总线信息。

可选的，所述通用网络模块与所述目标设备的可编程控制器相连，其中，所述可编程控制器用于采集所述目标设备的设备运行数据。

可选的，所述目标设备为一个或多个，每个目标设备连接一个通用网络模块。

通过本实用新型，通过将通用网络模块分别与煤矿井下的目标设备和环形网络相连，将所述目标设备的设备运行数据和目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号并上传至服务器，实现了将煤矿井下的设备运行数据共享至地面，且通过与服务器相连的显示装置显示运行数据和总线信息；通过通讯装置将故障数据发送至远程设备，实现了远程设备与服务器之间共享煤矿井下的设备数据；远程设备基于故障数据对目标设备进行故障诊断，并将诊断结果以及处理故障的关联信息反馈至服务器，实现了远程诊断煤矿井下设备的故障诊断，使得服务器和远程设备均能监测煤矿井下设备的运行状态，进而可以及时处理故障设备，从而解决了相关技术中因无法共享采煤设备的故障数据导致的不能及时处理采煤设备故障等技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统的框架示意图；

图2是根据本实用新型一具体实施例提供的一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统中的数据传输示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统，图1是根据本实用新型实施例的一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统的框架示意图，如图1所示，该系统包括：通用网络模块10，服务器20，通讯装置30以及远程设备40，其中，

通用网络模块10，分别与目标设备和环形网络相连，用于通过环形网络将目标设备的设备运行数据上传至服务器，其中，通用网络模块、目标设备以及环形网络均设于煤矿井下，目标设备包括掘进机、液压支架及采煤机；

本实施例中，通用网络模块相当于中间连接器，比如网络交换机等，但不限于此。在煤矿井下，由于工作环境复杂、恶劣，导致煤矿井下的采煤设备的运行数据无法高效、可靠地上传至地面上，通过网络模块传输数据，具有上报信息及时、延迟时间少、组装联网方便等优点，支持以太网接口的数据传送功能，基于TCP协议从而提供可靠通信。

本实施例中的环形网络是使用一个连续的环将多个服务器连接在一起，在这种网络结构中各终端是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递；本实施例中的环形网络用于将所述目标设备的运行数据和所述目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号并传输至所述服务器。

本实施例中的目标设备为煤矿井下常用的采煤设备，比如掘进机、采煤机、刮板输送机等，其中，采煤机包括：滚筒、电动机、采煤机液压系统、采煤机喷雾降尘系统、左滚轮、右齿轮等，但不限于此；常见的设备运行参数有滚筒转数，电机运行时的电压，功率，液压系统中油夜的温度等。

服务器20，通过通讯装置30与远程设备40通讯连接，用于分析设备运行数据中的故障数据，并通过通讯装置30将故障数据发送至远程设备40；服务器20还连接有显示装置，显示装置用于显示设备运行数据和可编程控制器的总线信息。

远程设备40，用于根据故障数据对目标设备进行故障诊断；基于诊断结果输出处理故障的关联信息，其中，关联信息至少包括以下之一：备品备件信息，技术服务信息，技术人员信息；将诊断结果和关联信息反馈至服务器20，以使服务器20和远程设备40均能监测目标设备的运行情况。

在本实施例中，远程设备为目标设备的远程诊断平台，比如设备厂商等，但不限于此；利用收发通讯装置30实现服务器20和远程设备40之间的数据共享。

通过本实用新型，通过将通用网络模块分别与煤矿井下的目标设备和环形网络相连，将所述目标设备的设备运行数据和目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号上传至服务器，实现了将煤矿井下的设备运行数据共享至地面；通过通讯装置将故障数据发送至远程设备，实现了远程设备与服务器之间共享煤矿井下的设备数据；远程设备基于故障数据对目标设备进行故障诊断，并将诊断结果以及处理故障的关联信息反馈至服务器，实现了远程诊断煤矿井下设备的故障诊断，使得服务器和远程设备均能监测煤矿井下设备的运行状态，进而可以及时处理故障设备，从而解决了相关技术中因无法共享采煤设备的故障数据导致的不能及时处理采煤设备故障等技术问题。

在一个示例中，服务器位于矿方地面控制室，服务器还连接有显示屏(上述显示装置)。

图2是根据本实用新型一具体实施例提供的一种设备的远程故障诊断系统中的数据传输示意图，如图2所示，服务器通过环形网络的数据接收模块(例如交换机)接收网络模块(即上述通用网络模块)上传的设备运行数据；基于与服务器相连的收发通讯装置(即上述通讯装置)，设备厂商与矿方快速建立通信，利用运营通讯网络，将矿方的地面控制室分析得到的故障数据快速上传至采煤设备的厂商数据平台(即上述远程设备)，设备厂家可以利用运营通讯网络和故障数据将故障诊断出来，快速对故障进行识别诊断。

优选地，在矿方地面控制室里，对接收到的设备数据进行分析，判断设备运行数据的参数与事先预存的运行参数(即设备正常运行时的参数范围)进行比较，若采集到的运行参数超出了设备正常运行时的参数范围，则确定采集到的运行参数是故障数据。通过本实施例，建立了数据分析平台，实现了设备厂家和矿方可以同时了解煤矿井下设备的运行情况，当设备出现问题时，能够第一时间呈现出来，解决了相关技术中故障数据不能被识别，无法有效利用等问题。

可选的，通用网络模块与目标设备的可编程控制器相连，其中，可编程控制器用于采集目标设备的设备运行数据。

在本实施例中，每个目标设备都有自己的控制系统(即上述可编程控制器)，通过目标设备上可编程控制器的CPU(全称为Central Processing Unit，中央处理器)采集目标设备的设备运行数据。利用通用网络模块与井下设备的控制系统连接，将设备控制点(即设备运行数据，比如设备运行时的电流信息，电压信息等模拟参数)和总线信息(比如PLC的总线信息)转换为网络信号连接至矿方环形网络，对于传输出来的数据，矿方获取的同时分享给设备生产商。

参见图2所示，网络模块与煤矿井下的环形网络建立连接后，通过环形网络的数据采集模块(例如交换机)上传控制系统采集到的设备运行数据，服务器通过环形网络的数据接收模块(例如交换机)接收设备运行数据，解决了相关技术中采煤设备不能与煤矿井下网络连接，让数据无法互通互联等问题。

可选的，远程设备用于根据诊断结果输出目标设备的故障信息，其中，故障信息至少包括以下之一：故障原因信息，故障位置信息；将故障信息与预设故障处理方案进行匹配；如果匹配，输出解决故障对应的关联信息。

本实施例中，通过收集实例模型，汇集煤矿井下常见的故障解决方案(即上述预设故障处理方案)，使得在设备运行时出现常见的故障时，能够及时给出解决方案，提高了故障处理效率。

在一个示例中，根据诊断结果输出故障信息，将故障信息与事先汇集的常见故障解决方案进行匹配，即故障信息与预设故障处理方案之间存在故障映射关系，如果匹配，则反馈解决故障的关联信息。例如，主泵或马达泄露多大，则采取更换的措施；油液温度过高，诊断出是冷却系统出现了故障，冷却不良使油温过高，则采取调整冷却水量和水压至额定值；补油量不足，则辅助泵泄露量大，需更换新件等。

在本案的一个可选的实施例中，输出解决故障对应的关联信息包括：分析预设故障处理方案，以获取解决故障所需要的技术人员信息和/或备品备件信息；分析故障位置是否存在所需的技术人员和/或备品备件；若存在，输出技术人员信息和/或备品备件信息以供选择；若不存在，在离故障位置的预设距离内，继续搜索是否存在所需的技术人员和/或备品备件信息。

在本实施例中，若从事先汇集的常见故障解决方案中检索出与当前发生的故障匹配的故障解决方案，则对该故障解决方案进行分析，以便获取解决故障所需要的维修人员(即上述技术服务人员)，维修物品(即上述备品备件)，维修技术服务等；可选的，该常见的故障解决方案中至少包括维修人员对故障处理的服务记录(比如历史服务订单)，成功解决故障的次数，目标设备的运行记录和检修记录等，以便为后面再次发生故障提供资料参考，以及解决故障常用的维修物品。

进一步的，分析当前发生故障的故障位置和故障原因，基于地面控制室所掌握的煤矿井下的现场情况，确定故障位置是否存在所需的维修人员和/或维修物品；如果存在，向地面控制室的煤矿监管人员推送解决故障的维修人员信息和/或维修物品信息；如果不存在，则在离故障位置的预设距离(比如2公里)内继续搜索，比如对煤矿下的检修人员佩戴定位标签等方式，获取预设距离内维修人员的情况，进而向矿方推送附近的备品备件(例如维修用的产品、零部件等)、维修工具、维修人员等服务信息，然后对煤矿井下设备进行调试、故障的诊断和排除，从而为现场维修提供方便。

在一个可选的示例中，输出技术人员信息和/或备品备件信息以供选择包括：获取已有的服务订单，对其中的技术人员的资质、服务评价、备品备件的价格和/或维修的服务次数进行分析，推送最佳的技术人员和/或备品备件。

在本示例中，根据历史服务订单，分析解决该故障的多个维修人员的资质；或者分析解决该故障的多个维修物品的价格，使用时长(比如零部件的极限允许磨损量)等；或者分析更换和处理零部件的名称、数量，或者分析维修人员维修次数；或者针对某一故障发生的频率；或者解决故障的时长等综合因素，从而推送最佳的维修人员和/或性价比最高的维修物品，进而为故障提供最优质的解决方案，优选地，还可以结合历史服务订单和当前故障提供新的解决方案，提高故障处理效率。

根据上述实施例，使得远程设备能够监测煤矿井下设备运行状态(比如故障发生时间、累积时间、故障部位、故障现象、故障原因、排除方法、排除时间等)，形成快速故障诊断和处理机制，提高了故障处理效率和资源利用率，进而提高了目标设备的运行效率和工作质量，最大程度地保证矿方生产不受影响，从而提高了煤矿的运转和生产效率。

优选地，服务器连接有显示装置，其中，显示装置用于显示故障数据、诊断结果和关联信息。在本实施例中，通过显示装置(例如显示屏)将设备数据中的故障数据呈现出来，并将设备厂家反馈的诊断结果和解决故障的服务信息也呈现出来，使得管理者更加直观的查看设备运行情况，并及时维修设备。

可选的，目标设备为一个或多个，每个目标设备连接一个通用网络模块。

根据上述实施例，参见图2所示，目标设备有设备一、设备二、设备三和设备四，则每一个设备对应一个网络模块，通过网络模块将各自连接的设备的设备运行数据通过环形网络发送服务器。优选地，假设设备一、设备二、设备三和设备四都属于设备厂家一，则服务器通过收发通讯装置将分析到的故障数据全部发送至设备厂家一的诊断平台，并在设备厂家一的诊断平台上进设备的故障诊断；假设设备一和设备二属于设备厂家二，设备三和设备四属于设备厂家三，则服务器会通过收发通讯装置将设备一和设备二的故障数据发送至设备厂家二，并在设备厂家二的诊断平台上进行诊断；将设备三和设备四的故障数据发送至设备厂家三，并在设备厂家三的诊断平台上进行诊断。

通过上述实施例步骤，可以达到以下有益效果：1)将井下设备数据信息汇集、共享至地面；2)清晰地了解井下设备的工作状态；3)及时处理井下设备出现的问题，快速排除故障，确保目标设备的高效、安全运行，进而确保煤矿生产效率和采煤质量。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种煤矿井下设备的远程故障诊断系统，其特征在于，包括：通用网络模块，服务器，通讯装置以及远程设备，其中，

所述通用网络模块，分别与目标设备和环形网络相连，用于通过所述环形网络将所述目标设备的设备运行数据上传至所述服务器，其中，所述通用网络模块、所述目标设备以及所述环形网络均设于煤矿井下，所述环形网络用于将所述目标设备的运行数据和所述目标设备的可编程控制器的总线信息转换为网络信号并传输至所述服务器；所述目标设备包括掘进机、液压支架及采煤机；

所述服务器，通过所述通讯装置与所述远程设备通讯连接，连接显示装置，所述显示装置用于显示所述设备运行数据和所述可编程控制器的总线信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用网络模块与所述目标设备的可编程控制器相连，其中，所述可编程控制器用于采集所述目标设备的设备运行数据。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的系统，其特征在于，所述目标设备为一个或多个，每个目标设备连接一个通用网络模块。

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