[发明专利]一种智能传感器及矿用皮带机传动系统健康状态监测方法

说明书

本发明智能传感器及矿用皮带机传动系统健康状态监测方法，属于皮带机监测技术领域；首先提出了一种智能传感器，通过对传感器内的主控芯片编写智能算法，使其具有边缘计算能力和异常状态自检功能并通过无线传输数据，使数据采集方式智能化，其次提出了一种煤矿用皮带机传动系统健康状态监测方法，通过对智能传感器采集的异常数据做傅里叶变换提取频谱特征然后结合预先构建的识别特征库给出异常部件的发展趋势，并通过健康指数评价公式给出传动系统当前的健康状况，进而实现对煤矿用皮带机的智能化、无线化的实时监测；本发明提供的方法与现有技术相比，更具智能化，需要运算资源更少，且维护更加具有针对性，节省人力成本。

技术领域

本发明一种智能传感器及矿用皮带机传动系统健康状态监测方法，属于智能传感器及矿用皮带机传动系统健康状态监测方法技术领域。

背景技术

随着“智慧矿山”建设的不断推进，煤矿井下开采和运输装备的智能化程度不断提升，企业对于煤矿井下装备的运行参数采集手段及状态监测技术要求越来越高，煤矿用皮带输送机作为承载输送煤炭功能的核心装备，其稳定安全的高效运行直接影响到煤矿企业的生产效率，而传动系统作为矿用皮带机的核心组件，由包括拖动电机、变速箱、主轴辊筒和托辊等部分组成，其非健康运行状态会直接导致煤矿用皮带机停机瘫痪。振动是传动系统健康状态的主要表现形式，振动信号中蕴含着丰富的信息，通过对振动信息的分析可精准的获取传动系统的健康状态，从而体现整个皮带机的健康状态，因此对该部分的状态监测至关重要。

随着无线通讯技术的不断发展，出现越来越多可适应煤矿井下的无线通信技术，如WiFi、ZigBee和NB-IoT以及5G，这些技术大大降低煤矿井下的布线复杂度。同时，对于传感器的数据处理越来越趋于边缘化和集成化，充分利用这些技术可大大提升监测系统的智能化。

现阶段已有对煤矿用皮带机的健康报警系统，如专利号为CN209554214U的发明，其提出多监控分站的皮带机监控方法，但由于传感器采用有线方式连接及集中式数据处理手段，增加皮带机周围的布线复杂度，提升数据计算成本，不符合智能化的要求；专利号为CN104635629A的发明专利虽然使用了基于无线技术的传感器，但也仅仅是以无线取代有线进行简单的数据传输，未能实现传感器的智能化。此外，专利号为CN104773625A的发明提出的基于物联网的电梯健康监测系统及监测方法同样采用有线连接及数据集中处理的方法，会产生大量冗余数据，不够智能。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种智能传感器硬件结构改进及矿用皮带机传动系统健康状态监测方法的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种智能传感器，包括加速度传感器芯片、稳压模块、主控芯片、存储模块、通信模块和电源模块，所述主控芯片通过导线分别与加速度传感器芯片、稳压模块、主控芯片、存储模块、通信模块、电源模块相连；

所述加速度传感器芯片用于采集皮带机传动系统的加速度信号并发送至主控芯片；所述主控芯片内包含用于控制振动数据采集和处理的算法；所述存储模块用于存储皮带机传动系统正常工作时的振动加速度数据，并定期上传集控中心且清除，用以数据存档；所述通讯模块用于将需要上传的数据传输到数据接收端；所述电源模块为锂电池模块，为整个传感器提供电源驱动。

所述主控芯片内的数据采集和处理的算法步骤如下：

步骤一：通过现有的有线振动加速度传感器分别获取拖动电机、变速箱、主轴辊筒和托辊工作时的加速度数据；

步骤二：根据获取的加速度数据分别分析拖动电机、变速箱、主轴辊筒和托辊设备异常振动的加速度幅值，并分别确定拖动电机、变速箱、主轴辊筒和托辊异常加速度幅值阈值K1-K4；

步骤三：通过智能传感器分别获取拖动电机、变速箱、主轴辊筒和托辊工作时的加速度数据，根据加速度幅值阈值K1-K4去除冗余信息，并在发现异常数据时，将异常数据分析判断后实时通过通讯模块传输至数据分析中心。