矿山机电设备自动在线监测与故障诊断系统

矿山机电设备自动在线监测与故障诊断
系统
摘要：近年来，我国对矿产资源的需求不断增加，矿山开采越来越多。

文章首先分析了矿山机电设备故障诊断原理，其次探讨了系统体系设计优势，然后研究了系统硬件和软件设计，最后就矿山机电设备故障诊断技术进行研究，以供参考。

关键词：矿山机电设备；监测；故障诊断
引言
故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用，则需要在设备运行原理的基础上，对矿山机电设备的实际运行进行维护与管理，提高故障诊断与综合管理水平。

结合故障诊断技术的特点，在矿山机电设备维修的过程中，分析故障诊断与实时监测技术的应用，并优化故障诊断与设备维修方案，可进一步提高矿山机电设备的故障处理与故障维修的有效性、可靠性与安全性。

1矿山机电设备故障诊断原理
矿山机电设备故障诊断的第一个阶段是搭建矿山机电设备数学模型。

这一环节的基础在于故障检修工作者在系统正常工作时对矿山机电设备的参数记录。

当矿山机电设备发生故障时，故障检修工作者通过已有的矿山机电设备数学模型对比正常参数与故障参数。

当两者差异显著时，就可以迅速锁定故障，为矿山机电设备故障诊断打下了良好的基础，提高了矿山机电设备故障诊断效率。

矿山机电设备故障诊断的第二个环节是采集矿山机电设备的正常运行参数。

对有效信息的获取永远是各项工作的前提条件。

在采集了矿山机电设备运行参数、运行状况后，还要利用信息技术将其录入计算机进行分析、判别，在现代高科技的支持下提高矿山机电设备故障判断的准确率。

矿山机电设备故障诊断的最后环节是分析、识别、转化信息。

利用计算机技术对矿山机电设备的运行参数、运行状态进行分析、
识别，然后将机器语言转化为人类语言，以便故障检修工作者对矿山机电设备故障工作的查验，为故障检修工作者下一步排除故障奠定基础。

2系统体系设计优势
矿井机电设备监测诊断系统替换了传统的封闭系统，具有集成系统的多元化标准工业计算机软件和硬件平台。

网络层主要使用成熟的互联网和长途线路传输通信技术进行长途数据传输。

在CLAS化之后，通过通用分组无线电服务（GPRS）处理与实时信息相对应的数据并传输到远程诊断中心。

在备份数据后，通过GPRS 定期将大量正常数据通过Zigbee通讯传输到远程监控和诊断中心。

中间件层使用灵活的接口设计来解决数据异质性问题。

中间件层函数标准包括数据存储、异构数据检索、数据挖掘、数据安全和隐私保护。

应用层主要执行人机界面的数据应用程序和提供数据分发功能。

所接收的信息是机电设备各个部件的特征参数，其特征在于向用户呈现人机界面以实现智能管理和应用程序服务。

此外，数据被诊断并作为反馈提供给用户。

3系统硬件和软件设计
3.1硬件布置原理
感知层现场监测通过传感器实现，用于现场监视硬件的硬件结构主要包括主计算机和下部计算机。

主计算机和下部计算机之间的通信介质是工业以太网交换机和双绞线电缆。

传感器是该监控系统的重要组成部分。

传感器检测测量的更改，并根据规定的规则将其转换为可导出电信号。

响应测量变化的部分被认为是感测分量，而用于转换成可传输和可测量电压或电流信号的部分被认为是转换组件。

工程实践中传感器的选择标准包括灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精度，测量模式和成本。

以机电设备——提升机为例，可以看出传感器作为感知层的关键部件。

3.2软件设计准则
软件的设计体现在应用层，主要功能是分析和组织收集和共享数据，并以直观的形式向用户表示这些数据。

高效的数据处理功能必须对矿井机电设备监控数
据实时处理。

此外，根据相应的算法对开采数据潜在值进行预测，以执行矿井机电设备远程监控和管理。

必须开发应用层以实现大数据存储。

在分析过程中使用大量的历史数据，这需要应用层包括历史数据搜索功能，避免软件的冗余设计。

终端应该能够在视觉上播放矿山机电设备当前工作条件，绘制相应的历史曲线，响应与矿井正常工序相关的活动，并保存相应的操作活动记录，开发远程监控和诊断系统来满足上述要求。

4矿山机电设备故障诊断技术分析
4.1仪器诊断技术和变频器通信模块
在利用仪器诊断技术进行矿山机电设备故障诊断时，变频器通信模块在故障诊断系统中有着重要地位。

故障诊断系统通过变频器模块采集系统运行参数，并将搜集到的数据传送至通信模块显示屏中，以便故障检修工作者获取机器运行参数、运行电流参数以及变频器电压等信息，从而判别出机器的运行状态。

变频通信模块机器过流保护、过载保护以及过压保护等优良功能，可准确探知机器故障区域，为故障检修工作者判别故障地点、分析故障原因、排除故障问题提供数据支持。

4.2重视日常的巡检
工作人员必须充分了解设备故障的原因，学习和寻求预防措施，并注意定期检查。

在没有检查的情况下，技术人员无法准确评估设备的使用情况或内部部件的磨损情况，因此，无法预测可能对矿山生产产生重大影响的设备故障。

从许多设备故障的案例中可以看出，设备故障的发生具有一定的警示作用，如果能提前进行常规检查，就能在设备发生小故障时，及时进行处理，有效避免大故障的发生，造成不必要的生产事故。

在日常检查中，必须更新和完善管理制度，注意相关细节。

同时也要了解合格工人的专业水平，通过科学分工发挥他们的优势。

4.3收集整合机电设备自动改造及维护信息资源
理论是实践的的基础。

运用我们仅有的知识来对我们的机电设备自动化进行改造还是远远不够的，我们要学会吸收各类资源，全面应用使用，保障我们技术
设备的前沿性。

同时收集和整合机电设备自动改造及维护信息资源，可以有助于我们学习和应对机电设备出现的新问题。

避免当我们在问题发生的时候不知所措，难以应对。

4.4搭建机电设备信息化管理平台
信息时代，煤矿机电设备技术管理工作中，传统方式方法效率低，效果差，因此要重视对计算机信息技术的应用，充分发挥信息技术优势，加快煤矿机电设备技术管理和信息技术的融合，搭建机电设备信息化管理平台。

要保证该平台具备较高的实用性、便利性，满足管理工作需求。

该平台主要由下述模块组成，首先是基础资料管理模块，通过录入基础资料，包括：设备编号、设备状态、使用地点等，为机电设备信息管理提供便利。

其次是设备运行管理模块，记录巡检情况、巡检结果和维修处理内容，并记录机电设备、人员、部门、时间和维修结果，同时该模块能够进行巡检提示。

再次是设备保养模块，通过记录机电设备保养时间、人员等信息，为后续保养工作的开展提供参考。

接着是系统设置模块，利用该模块能够将机电设备巡检、保养等方面的信息及时传输给管理人员，及时发现并处理所存在的问题。

最后是数据分析模块，利用曲线、饼图展示现有机电设备状态、巡检、保养等方面信息，使得机电设备技术管理工作更加直观化，管理人员一目了然。

结语
综上所述，基于GPRS网络协议开发了传输和接收平台，实时进行实时远程无线数据传输。

实验测试证实，该系统显着提高了矿井机电设备故障监测的准确性，提供了诊断功能并确保了监测诊断系统的可靠性。

因此，该系统安装在实际矿井时，预计会对煤矿企业的经济性和社会效益带来有益因素。

研究结果可应用于矿井其他机电设备系统的远程监测和诊断。

参考文献
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