[发明专利]一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采集记录机电设备状态参数的仪器，尤其是能用于煤矿井下采掘设备的机载大容量数据记录仪系统。

背景技术

煤矿井下大型采掘设备，是指为煤矿井下综采工作面使用的各种采煤机和综掘工作面使用的各种掘进机，是煤炭综合机械化生产中最为关键的大型设备。

在井下作业，工作环境恶劣，粉尘量大，能见度低，工作空间狭窄，极易偏离工作方向和造成机械设备的损耗，因此对设备性能要求较高。而煤炭生产是一个恶性事故频发的行业，事故死亡人数远远高于发达国家和世界平均事故死亡率。发展无人值守，最大程度上实现工作面的无人化，有助于提高生产过程的安全性，是煤矿机械发展的一个方向。

井下生产设备日趋大型化、高速化、自动化和智能化，年产煤量也逐年攀升，一旦出现设备故障，造成的损失也就更大，因此对系统的安全性、可靠性和有效性的要求也进一步提高。于此同时人们希望不仅能够在出现故障时提供故障的检测与隔离，还要求能在系统发生故障前就能预先知道，也就是能够进行故障趋势预测。这样，就能够有足够的时间采取措施防止故障的发生，避免不必要的损失。保证煤矿井下大型采掘设备的正常健康工作是高效生产的需要，同时也能创造巨大的社会效益和经济效益。

而故障诊断和故障趋势预测的前提是获取综合采掘设备的工作状态参数并进行状态监测。目前常用的井下综合采掘设备状态监测方法有：

(1)机载状态监测

(2)有线远程状态监测

(3)无线远程状态监测

其中有线监测的方式在具体实施的过程中线缆会随着设备的运动而不断的弯折，造成线缆的损坏，这样不仅增加了故障点，而且经常更换线缆也会造成增加成本和不能正常生产。

为了克服有线远程状态监测的弱点，在设备上安装无线发射装置，并在井下合理的布置无线接收点，再通过有线网络传至地面进行状态监测。但这总无线监测的方式虽是目前的一个研究热点，但远不成熟，而且进行状态监测和故障诊断诊断研究首要解决的问题应是数据的获取。

目前的数据获取方式有：

(1)煤矿用便携式数据记录仪

(2)基于网络的数据获取

以前述两种网络结构为基础，获取采煤机运行时的电流、电压、速度、温度等基本参数数据，但是正如前所述，这些参数通过网络向地面传输还存在技术上的问题，尤其是像振动信号这类单位时间内数据量大的信号，传输是其最大问题。

目前，公知的机载数据记录仪器主要是指用在飞机，船舶等交通工具上的设备，用在井下机电设备的机载大容量数据记录仪系统是实时采集和记录该设备的各种工作状态参数，实现设备健康运行的实时工作状态参数的跟踪和记录，尤其是在设备发生故障时，能够有效地记录其发生故障前的一段时间的运行状态参数，便于以后的故障分析和诊断。中国专利公告号为CN 1847799A公开一种便携式煤矿数码数据信息记录仪，该仪器采用了低档微处理器和小容量存储器，采集信号单一，只能对井下设备工作条件的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、温度等基本环境参数做采集和记录，不能对井下机电设备工作状态参数信号进行采集和记录。

进行煤矿井下大型采掘设备的数据记录的意义主要有：

(1)于获取煤矿井下大型采掘设备工作时的大量原始数据，为其健康诊断的研究提供了宝贵资料；

(2)煤矿井下大型采掘设备工作参数的获取为其设计及改进提供了重要的参考数据。

(3)为煤矿井下安全生产的信息化，和最终的无人化的研究积累最原始最基础的数据参考资料。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种机载大容量数据记录仪系统，解决上述难题，以达到对煤矿井下大型采掘设备实现机载长时间大容量记录其自身的各种运行状态参数的要求。

本发明是这样实现的：一种煤矿采掘设备机载大容量数据记录和振动测试系统，其组成有主机，本质安全型振动加速度传感器。主机包括嵌入式计算机主板、数据采集卡、大容量固态硬盘。

本质安全型振动加速度传感器采集设备工作状态下的振动信号，并由其结构内的信号调理模块调理该振动信号。再由主机内的数据采集卡接收经过调理后的振动信号，送至主机内的嵌入式计算机主板，经处理存储至主机内的大容量固态硬盘中。采集设备的振动信号主要研究意义在于：

(1)可用于设备的状态监测和健康诊断；

(2)可用于煤岩分界识别的研究，长期以来该问题始终未能得到解决，是最终实现自动化无人综采工作面的技术瓶颈之一；

(3)可用于设备载荷谱识别的研究；