[发明专利]基于虚拟仪表的坑道钻机用诊断保护装置及方法

说明书

本发明涉及一种保护装置及方法，属于井下电子仪器仪表领域，具体是涉及一种基于虚拟仪表的坑道钻机用诊断保护装置及方法。包含传感模块、实时数据采集仪、供电模块、数据处理与显示终端、保护模块等五部分，全部采用本安电路设计，可在煤矿井下使用；软件通过硬件驱动层、平台软件层、应用程序层三层架构进行设计开发，实现了存储、通讯、显示、监测和诊断功能；在诊断过程中构建了故障数据库与特征库，通过相似系数准确识别钻机故障，并依据故障级别做出相应的报警响应。本发明体积小、成本低、能全面监测钻机状态、准确识别钻机故障，提高了钻机的数字化水平，为以后钻机智能化提供技术支持。

技术领域

本发明涉及一种保护装置及方法，属于井下电子仪器仪表领域，具体是涉及一种基于虚拟仪表的坑道钻机用诊断保护装置及方法。

背景技术

全液压坑道钻机主要用于煤矿井下瓦斯抽采与探放水钻孔施工，是一种结构复杂，工作环境恶劣，且存在多源振动的特殊机械设备。其运行的可靠性直接影响煤矿井下钻孔施工的安全与效率。目前钻机的运行参数多采用机械式仪表监测。这些仪表无法诊断钻机故障，也不记录钻机状态数据，仅凭借工人主动观察与以往经验判断钻机是否故障，诊断的准确性很难保证。为保证钻孔施工安全，有必要引入相关系统实时监测钻机状态参数，自动识别钻机故障。针对某些严重故障，必要时采取快速断电等措施制止操作、保护钻机，防止恶劣事故的发生。

虽然目前已有部分矿用钻机的监测诊断系统开发出来，但这些系统只是停留在状态监测与故障诊断层面，没有根据所诊断的故障结果进行相应的保护操作。且有些监测系统所用到的隔爆兼本安计算机，体积大、成本高，不利于在钻机上广泛推广。因此亟需开发一套体积小、成本低、传感器种类丰富的基于虚拟仪表技术的坑道钻机用诊断保护装置(以下简称“装置”)，监测钻机参数，识别钻机故障，并可根据故障程度做出相应的报警响应。

在故障诊断领域，简单的阈值判断无法识别复杂的钻机故障。比如主泵故障与安全阀故障都可能导致主泵压力过大，利用主泵压力超限无法识别故障类型。因此必要开发一种智能识别方法区分表现形式相似的钻机故障。同时，依据故障程度做出不同的报警响应。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的等的技术问题，提供了一种基于虚拟仪表的坑道钻机用诊断保护装置及方法。该装置及方法体积小、成本低、能全面监测钻机状态、准确识别钻机故障、必要时能采取保护措施。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于虚拟仪表技术的坑道钻机用诊断保护装置，包括：

传感模块(1)，包括以下传感器中的一种或多种：温度传感器(13)、液位传感器(14)、倾角传感器(15)、转速传感器(16)、振动传感器(17)、编码器(18)、与油路块(19)连接的压力变送器(11)和流量传感器(12)；

实时数据采集仪(2)，与传感模块(1)连接，具有多路通道，用于根据测量物理量的数值大小自适应调节放大倍数并获得标准化类型数据；

数据处理与显示终端(4)，与实时数据采集仪(2)连接，用于监测数据转化与故障类型的识别，并发出报警指令；

保护模块(5)，其内置声光报警与保护开关，用于根据所述报警指令做出不同的响应措施。

在一种实施方式中，所述实时数据采集仪(2)包括：

电源管理模块(21)，包含数字电源电路(211)和模拟电源电路(212)，用于将供电模块输出的直流电压隔离出数字电源及模拟电源，并对数字电源和模拟电源进行工频滤波；

多总线模块(22),包含CAN总线电路(221)、485总线电路(222)、232总线电路(223)、以太网总线电路(224)，用于连接多种总线式传感器，并通过总线发送实时数据采集仪(2)处理的数据；