[发明专利]一种基于多功能智能托辊的带式输送机状态监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于多功能智能托辊的带式输送机状态监测系统及方法，属于带式输送机智能检测技术领域，可用于多种生产运输场合，尤其是如矿井、化工生产等具有防爆需求或用电限制环境下的带式输送机整机及其周围环境的实时状态监测。该系统包括分布式智能托辊集群、上位机和PLC控制系统，其中分布式智能托辊集群由数据采集托辊、环境数据采集托辊、数据中继托辊和危险报警托辊依据实际环境和检测需求布置而成，具有数据采集和传输的功能，配合上位机和PLC控制系统可形成一个具有数据采集、信息传输、数据分析、状态识别、智能控制、危险预警能力的监测系统，实现带式输送机的实时状态监测，确保带式输送设备的使用安全和生产效率。

技术领域

本发明属于带式输送机智能检测技术领域，具体涉及一种基于多功能智能托辊的带式输送机状态监测系统及方法。

背景技术

带式输送机是常见的物料运输设备，被广泛的应用在各类工业生产过程中。由于带式输送机运输距离长、组成部件多、运行环境复杂，在长时间高强度工作状态下极易出现各种健康问题，尤其在井工煤矿、石油石化、化工燃气等具有防爆安全需求的运输场合中，带式输送机故障甚至可能引发重大安全事故。因此对带式输送机及其周围环境的状态监测是提高带式输送机使用安全和生产效率的重要举措。

目前，带式输送机的日常检测仍以人工巡检为主，但带式输送机的待检里程长、待测部件多，导致人工巡检的效率低、精度差，难以满足带式输送机的检测要求。针对这一问题，国内外专家已经开发出了多种带式输送机巡检机器人，虽然巡检机器人可以代替人工实现高精度智能化检测，但受到如轨道、自身结构、传感器范围等问题的限制，巡检机器人存在检测盲区。且巡检这一检测形式对于带式输送机这种长距离设备来说存在较长的检测空窗期，不能实时监测整机状态，可能错过最佳检测时间。还有学者提出了通过布置传感器网络监测带式输送机状态的方法，但带式输送机的运动部件极多，传感器难以布置。且传感器网络需要配备能量供给线路、信息传输网络等配套设施，在如矿井等空间狭小、资源有限的运输环境下难以实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为解决矿井、化工生产等具有防爆需求或用电限制环境下的带式输送机整机及其周围环境的实时状态监测问题，本发明提出了一种基于多功能智能托辊的带式输送机状态监测系统及方法。

为了解决上述问题，本发明提出了如下技术方案：一种基于多功能智能托辊的带式输送机状态监测系统，包括分布式智能托辊集群、上位机和PLC控制系统；所述分布式智能托辊集群由数据采集托辊、环境数据采集托辊、数据中继托辊和危险报警托辊组成；

所述数据采集托辊由数据采集模块、自供能模块、无线通讯模块和托辊组成；其中数据采集模块共两组，分别安装于托辊内部左右两侧，其上搭载用于采集托辊状态数据的传感器；自供能模块安装于托辊中部；无线通讯模块安装于托辊轴轴端；自供能模块为数据采集模块和无线通讯模块提供电能，数据采集模块通过无线通讯模块将采集的数据发送至上位机；

所述数据中继托辊，是以数据采集托辊为基础，额外安装了数据中继模块；数据中继模块安装于托辊内部，用于数据采集托辊、环境数据采集托辊、危险报警托辊与上位机间的数据转发与信息交互；

所述环境数据采集托辊，是以数据采集托辊为基础，额外安装了环境数据采集模块；该模块安装于托辊外托辊轴的一端，其上搭载了环境监测传感器；

所述危险报警托辊，是以数据采集托辊为基础，额外安装了危险报警模块；该模块安装在托辊外托辊轴的一端，其上配备有报警器；

每一个分布式智能托辊集群具有至少一个数据中继托辊和若干个数据采集托辊，环境数据采集托辊和危险报警托辊既可布置多个，也可由多个分布式智能托辊集群共用一个；多组分布式智能托辊集群依次相连布置于带式输送机上，通过数据采集托辊和环境数据采集托辊采集带式输送机状态数据；同一分布式智能托辊集群中的所有状态数据均发送给数据中继托辊，并由数据中继托辊统一发送给上位机；上位机根据带式输送机实时状态对PLC控制系统发送控制指令。