[发明专利]基于无线传感器网络的矿用通风机运行状态监测预警方法

摘要

本发明是一种基于无线传感器网络的矿用通风机运行状态的监测预警方法，通过采集通风机的振动、温度、负压信息实现准确的在线监测及预警。本系统由一台监测计算机、一个Zigbee协调器节点、至少6个传感器节点、至少4个温度传感器、1个负压传感器、2个振动传感器组成；协调器节点和传感器节点以自组织方式组建成无线传感器网络；监测计算机和协调器节点通过串行接口线相连，4个温度传感器分别固定在电机和风机的两侧轴瓦上，2个振动传感器水平和垂直安装在风机外壳上，1个负压传感器连接到风机上的负压测管。本发明采用内置对策库、相对阈值预警和模糊理论的综合诊断方法使得预警更及时，诊断更准确。

主权项

基于无线传感器网络的矿用通风机运行状态监测预警方法，其特征在于：应用以下系统，本系统由一台监测计算机、一个Zigbee协调器节点、至少6个传感器节点以及至少4个温度传感器、1个负压传感器、2个振动传感器组成；监测计算机和协调器节点通过串行接口线相连，4个温度传感器分别固定在电机和风机的两侧轴瓦上，1个振动传感器垂直安装在风机外壳上，1个振动传感器水平安装在风机外壳上，1个负压传感器连接到风机上的负压测管，各传感器引出线分别连到相应传感器节点的信号输入端口；其中2个振动传感器组成连接在同一个传感器节点上；按以下步骤进行：a)将以通风机或者电机出厂设计所规定最高温度的85％作为温度一级预警阈值，所规定最高温度的60％作为温度二级预警阈值；将以通风机出厂设计所规定最大振动烈度7.1mm/s的85％作为振动一级预警阈值，所规定最高振动烈度的60％作为振动二级预警阈值；将以通风机出厂设计所规定超压值或失压值的85％作为负压一级预警阈值，所规定超压值或失压值的60％作为负压二级预警阈值；然后采用相对阈值预警的方法，当每分钟的温度变化大于1.5℃，即触发温度变化率报警；b)利用征兆向量隶属度和模糊关系矩阵求故障原因向量隶属度，并做出故障诊断；本系统的监测参数有通风机前轴瓦温度(x1)、通风机垂直方向振动(x2)、通风机水平方向振动(x3)、通风机负压(x4)、通风机后轴瓦温度(x5)，总结出常见故障征兆向量为X＝(x1x2x3x4x5)；通风机常见故障产生原因向量表示为Y＝(y1y2y3y4y5y6y7)，其中，y1：润滑不良或冷却不够，y2：基础松动，y3轴承安装不良或损坏，y4：转子不平衡，y5：转子与静止件摩擦，y6：轴线不对中，y7：旋转失速或喘振；由模糊统计法求出模糊诊断矩阵R＝[rij]5×7，根据Y与X之间的模糊关系：Y＝XоR求得通风机故障产生原因向量Y，其中，о为模糊算子；通过以上方法求得R，当通风机运行出现故障时由监测系统得到一组征兆向量X，得出故障产生原因向量Y＝(y1y2y3y4y5y6y7)，根据诊断结果进行更换或检修处理。