[发明专利]一种矿井提升机无线传输的故障诊断系统及方法

说明书

本发明公开了一种矿井提升机无线传输的故障诊断系统,该系统能够对矿井提升系统中的天轮、电机、减速器和滚筒轴承的故障诊断。该系统先获取各轴承位置上的振动信号，利用噪声自适应完全集成局部均值分解算法，实现振动信号的乘积函数(PF)分解，从选择PF中抽取数据特征参数；然后使用周期调制强度作为选择有效乘积函数准则的方法；进而使用半监督核稀疏Fisher判别分析(SKSFDA)的维数约简方法，充分利用标签样本和未标签样本集几何信息揭示嵌入在高维稀疏空间的低维子空间数据集；使用一种基于不同故障类内局部结构测度最小、全局部结构测度最大准则选择SKSFDA模型参数；最后根据监测统计量判别是否出现新故障以及使用KNN分类器确定已知设备状态类别。

技术领域

本发明涉及一种矿井提升机无线传输的故障诊断系统及方法，属于煤矿机械设备监测领域。

背景技术

矿井提升机是煤矿生产的关键核心设备，主要由电机、减速器、滚筒、天轮、液压制动等部分组成。从振动、压力、温度等机械运行参数提取故障有关信息，实现对矿井提升机的运行状态的监测，是当前提升机故障监测研究的主要内容。大量的生产实践和理论研究表明，70％以上的故障都隐藏子在振动信号中。然而设备温度测量信号带有很多重要的设备状态信息，能够在一定程度上反映故障的部位和程度的有效因素，可以用于不同故障类型的分析。比如轴承发生故障时，回油温度、振动信号往往均会发生变化。润滑油量不足导致摩擦、一些内部和外部环境或工况以及不对中均会影响温度值，因此综合使用温度信号可以提高设备故障监测的准确性和可靠性。

无线传感器网络是综合了多个学科而发展起来的一种新兴交叉技术，并且已经广泛应用于建筑与城市管理、环境科学、航空航天、工业制造业、军事、智能农业、核科学和煤矿安全监测等领域。其中，由于无线传感器网络技术在我国的飞速发展，在一定程度上已经开始应用于煤矿安全领域。随着微传感器技术、数字电子线路技术、嵌入式技术和无线通信技术的飞速发展和日益成熟，具有感知、计算和通信能力的微型智能传感器开始在世界范围内广泛出现，由此构成的微传感器网络引起了研究人员们极大关注,得到了深入的研究和发展。无线传感器网络可以使人们在全天候情况下获取其感兴趣的大量详实、可靠的信息，实现“无处不在的计算”理念。经过一段时间的研究发展，无线传感器网络已经广泛的应用到国家安全、环境监测、国防军事、公共交通、医疗卫生、工业制造业、高危区域的远程控制及抗灾反恐等领域。无线传感器网络的发展受到包括能量供应、存储数据量、数据处理能力、数据传输速率、同步率、系统鲁棒性等诸多条件的限制和挑战。为提高无线传感器网络性能，需要对资源管理和信息融合两部分进行研究和优化。资源管理主要优化网络性能、减少网络能耗、提高网络稳定性等。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种矿井提升机无线传输的故障诊断系统及方法，解决了振动信号无线传输的需求，通过该矿井提升机无线传输的故障诊断方法，实现了提升机各部件振动信号特征的提取，实现了对提升系统的机械早期故障监测。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种矿井提升机无线传输的故障诊断系统，该系统包括信号采集模块、无线信号传输模块、信号调理模块、工业控制计算机、以太网、远程工业控制计算机组成：

所述的信号采集模块，包括安装在天轮轴承上的振动传感器，用于采集天轮轴承的振动信号、安装在电机轴承上的振动传感器，用于采集电机轴承上的振动信号、安装在减速器上的振动传感器，用于采集减速器上的振动信号、安装在滚筒轴承上的振动传感器，用于采集滚筒轴承上的振动信号、安装在电气控制柜内的温度传感器，用于采集电气控制柜内部的异常温度信号；

所述的无线信号传输模块，包括Zigbee网络和Zigbee信息接收处理终端组成，是通过Zigbee网络将天轮上采集的振动信号通过无线网络实现数据的传输；

所述的信号调理模块，实现对振动信号的调理处理，进行抗干扰处理；