[发明专利]煤矿机电设备群异常运行状态辨识与预警系统

说明书

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体涉及一种煤矿机电设备群异常运行状态辨识与预警系统。

背景技术

煤矿机电设备群是煤矿生产行业的重要装备和物质基础，并且设备数量多，功率大。这些设备一旦发生故障停机，轻者影响产量，重者将会造成重大人员伤亡事故。因此，大型关键设备的安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行不仅关系到企业的经济效益，而且关系到矿井生产安全和社会和谐。目前一些大型机电设备即使配置一些故障后备保护功能，或开展离线仪器仪表巡检方式，但其缺陷仍然存在：一方面，要投入大量的人力物力；另一方面，由于对设备的巡检周期较长，运行人员和管理人员都不能实时了解设备的运行状态，设备故障无法在早期发现，从而错过处理问题的最佳时机。特别地，煤矿某些场合，由于环境、位置等原因限制，难以进行人工巡检。目前，英、美各国在众多行业广泛开展设备异常状态辨识与预警技术的应用研究，具有领先地位。而日本则在民用行业，如钢铁、化工等行业发展较快，占有明显优势。据调研，目前国内机电设备异常状态辨识与预警技术也得到广泛重视和发展，在航空、交通、石化等行业应用广泛。但是，在煤矿行业起步较晚，技术还不成熟，特别是基于无线传感器网络技术的在线煤矿大型机电设备群异常运行状态辨识与预警网络化系统基本还没有产品出现。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种煤矿机电设备群异常运行状态辨识与预警系统，所述系统以现代科学中的系统论、控制论、可靠性理论、失效理论等为理论基础，以无线传感器网络为技术手段，研制一套在线煤矿大型机电设备群异常运行状态辨识与预警网络化系统。该系统结合监测对象的特殊性，有针对性地对各关键运行状态参数进行连续监测，对设备做出适时评价，对故障提前预警并做出诊断，使企业对设备的维修管理从计划性维修、事故性维修逐步过渡到以状态监测为基础的预防性维修，提高了煤矿设备管理现代化水平，创造出巨大的经济效益。所述系统数据采集部分是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。其特别适合于部署在矿井这样环境恶劣、高度危险的区域内。

本发明的技术方案为：一种煤矿机电设备群异常运行状态辨识与预警系统，包括风井分站、主控系统、远程诊断系统、无线采集模块和网络服务站，所述无线采集模块包括基站和节点，所述节点包括振动温度传感器、DSP数据处理板和无线收发模块，所述无线收发模块通过无线网络与基站相连接，所述基站通过地面环网与主控系统相连接，所述主控系统、风井分站、远程诊断系统和网络服务站通过地面环网相互连接在一起。

所述无线收发模块设有一个可配置的调制解调器，支持不同的调制格式，使其数据的传输速率达到500kbps。

远程诊断系统是以无线采集模块在线监测机组的数据为基础，根据在线监测所获得的振动信号、过程参数等实时数据，根据主控系统中信号分析模块的分析结果，提取反映机组运行状态的特征数据，并结合机组历史故障档案进行综合分析，对发生故障的机组进行诊断。

所述远程诊断系统设有预警处理模块，预警处理模块是将各通道采集处理后的数据与诊断标准进行比较，判断设备是否处于正常运行状态。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明机电设备安全运行寿命延长效果，不小于25％；

2、本发明维修次数和维修费用减少50％；

3、本发明无线传感器网络覆盖半径大于50米；

4、本发明无线传感器网络能耗控制与协议合理性；

5、本发明异常状态辨识与故障特征量识别误差小于0.5％；

6、本发明异常运行状态辨识与预警系统正确率大于99.5％；

7、本发明无限传感器网络基站具有以太网通信接口及标准通信协议，并可直接与煤矿光纤以太环网无缝联网；

8、本发明网络中所有无线节点都与基站进行双向通信，各节点间并不通信。星型网络较其他两种网络具有整体功耗最低、容易移动、易于扩展等优点；

9、本发明采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。其特别适合于部署在矿井这样环境恶劣、高度危险的区域内。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明无线传感器网络组成原理框图。

图2为本发明网络节点结构示意图。

图3为本发明网络节点内部原理框图。