一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，包括無線監(jiān)測傳輸模塊和無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊，無線監(jiān)測傳輸模塊包括依次相連的傳感器、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和無線發(fā)射器，所述無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊包括依次相連的無線接收器、電平轉(zhuǎn)換器以及PC機(jī)。本發(fā)明通過檢測出曳引輪繩槽的輪村表面接觸疲勞接點(diǎn)、磨粒磨損狀態(tài)和氧化磨損程度等，提前診斷出達(dá)到磨損臨界值的曳引輪繩槽的輪村，并以無線傳輸方式將采集的磨損狀態(tài)信息，傳輸至企業(yè)管理平臺或相關(guān)管理人員，無需工作人員再下井進(jìn)行定期檢查排除安全隱患，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地、智能地對礦用曳引輪繩槽輪村磨損情況進(jìn)行預(yù)警，從而大大提高了礦井中曳引輪運(yùn)行中的安全系數(shù)。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦井下設(shè)備的磨損檢測裝置，特別涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦用曳引輪是一種常見的用于礦井運(yùn)輸?shù)牡V山專用設(shè)備，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝及曳引系統(tǒng)本身的各種原因，曳引輪繩槽在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，礦用繩槽配件的曳引輪輪村與礦用曳引繩相接觸的繩槽將會產(chǎn)生不同程度的磨損，磨損程度的日益增大，對曳引輪的安全運(yùn)行帶來一定的影響。一般的曳引輪繩槽的輪村磨損后通常采用更換或重新調(diào)整各礦用繩槽配件的鋼絲繩的張緊力使其基本與原狀態(tài)一致，達(dá)到相互的差值在5%范圍內(nèi)的平衡度等方式來減少曳引輪繩槽的輪村磨損，但上述方式僅能減少部分情況下曳引輪繩槽的輪村磨損情況，且需要工作人員經(jīng)常下井定期檢查排除安全隱患。目前的運(yùn)用技術(shù)不能實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地、智能地檢測出曳引輪繩槽的磨損狀態(tài)同時(shí)也不能自動(dòng)的預(yù)警曳引輪繩槽輪村磨損點(diǎn)位置及磨損程度，大大降低曳引輪運(yùn)用于礦用專用設(shè)備中的安全系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崟r(shí)地、準(zhǔn)確地、智能地檢測出曳引輪繩槽輪村磨損狀態(tài)的基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置。
[0004]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，包括無線監(jiān)測傳輸模塊和無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊，所述無線監(jiān)測傳輸模塊包括依次相連的傳感器、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和無線發(fā)射器，傳感器將采集到的信號送到信號放大器進(jìn)行放大，放大后的信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到微處理器，由微處理器控制無線發(fā)射器發(fā)送，所述無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊包括依次相連的無線接收器、電平轉(zhuǎn)換器以及PC機(jī)，無線接收器接收來自無線發(fā)射器發(fā)送的信號并將信號送入電平轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號送入PC機(jī)進(jìn)行處理。
[0005]所述信號放大器包括第一電阻、第二電阻、一個(gè)三極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和一個(gè)交流電壓源，所述三極管的基極與傳感器相連，集電極與第一電阻的一端相連，發(fā)射極與第一電感的一端相連，所述第一電阻的另一端接高電平，所述第一電感的另一端接地，第二電阻的一端與三極管的基極相連，另一端與交流電壓源的正極相連，所述交流電壓源的負(fù)極接地，第一電容的一端與三極管的集電極相連，另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，第二電容并接在所述第一電感的兩端，第二電感的一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電容相連，另一端接地。
[0006]所述傳感器為紅外線傳感器。
[0007]所述電平轉(zhuǎn)換器為MAX232轉(zhuǎn)換器。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過檢測出曳引輪繩槽輪村表面接觸疲勞接點(diǎn)、磨粒磨損狀態(tài)和氧化磨損程度等，提前診斷出達(dá)到磨損臨界值曳引輪繩槽輪村，并以無線傳輸方式將采集的磨損狀態(tài)信息，傳輸至企業(yè)管理平臺或相關(guān)管理人員，無需工作人員再下井進(jìn)行定期檢查排除安全隱患，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地、智能地對礦用曳引輪繩槽輪村表面磨損情況進(jìn)行預(yù)警，從而大大提高了礦井中曳引輪運(yùn)行中的安全系數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的電源模塊電路圖。
[0011]圖3為本發(fā)明的無線監(jiān)測傳輸模塊電路圖。
[0012]圖4為本發(fā)明的無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊電路圖。
[0013]圖5為本發(fā)明的信號放大器電路圖。
[0014]圖6為本發(fā)明的紅外磨損狀態(tài)監(jiān)測截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1至圖4所示，本發(fā)明包括電源模塊、無線監(jiān)測傳輸模塊和無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊，如圖1所示，所述無線監(jiān)測傳輸模塊包括依次相連的傳感器、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和無線發(fā)射器，傳感器將采集到的信號送到信號放大器進(jìn)行放大，放大后的信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到微處理器，由微處理器控制無線發(fā)射器發(fā)送，所述無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊包括依次相連的無線接收器、電平轉(zhuǎn)換器以及PC機(jī)，無線接收器接收來自無線發(fā)射器發(fā)送的信號并將信號送入電平轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號送入PC機(jī)進(jìn)行處理。
[0017]如圖2所示，電源模塊包括三端穩(wěn)壓集成電路LM7805、電池組和一個(gè)IOK電阻R，三端穩(wěn)壓集成電路LM7805的VI與電池組正極連接，GND與電池組負(fù)極連接后接地，VO與IOK電阻R連接后接地。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)裝置提供+5V的穩(wěn)定電源電壓。
[0018]如圖3所示，Vcc電源接上一個(gè)電阻R與光敏二極管HP-5FR2的輸入端連接，光敏二極管HP-5FR2的輸出端接入電容C的一端，電容C的另一端與信號放大電器的IN連接，米集的監(jiān)測電信號在信號放大電器中放大后，輸出端SDA與SCK分別與A / D轉(zhuǎn)換器中的接入端INl和IN2相連，在A / D轉(zhuǎn)換器中，通過A / D轉(zhuǎn)換器的SER/PAR'A/和EXT/INT引腳直接置高電平DVDD，INVSCLK弓丨腳置低電平GND，使轉(zhuǎn)換器以串口方式工作。
[0019]由于A / D轉(zhuǎn)換器是兩個(gè)通道同時(shí)采樣，所以給A/B2置位以控制數(shù)據(jù)的輸出順序；A / D轉(zhuǎn)換器的CNVST連接至AT89S52單片機(jī)P2.5，通過單片機(jī)控制產(chǎn)生一個(gè)寬度不小于
4.5ns的負(fù)脈沖，從而啟動(dòng)A / D轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后使SDOUT上的數(shù)據(jù)有效，然后單片機(jī)通過P2.0引腳連接A / D轉(zhuǎn)換器SCLK，并向轉(zhuǎn)換器發(fā)送8個(gè)時(shí)鐘脈沖，與此同時(shí)AT89S52單片機(jī)通過P2.2 口從SDOUT上讀取14位轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后經(jīng)無線發(fā)射器PTR20001的CS、D1、DO分別與AT89S52單片機(jī)的Pl.2、P3.0、P3.1引腳連接，將無線監(jiān)測傳輸模塊采集到的數(shù)據(jù)傳輸至無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊。
[0020]如圖4所示，在無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊中，PTR20002的V。。接入輸入電壓為5V的電源電壓，PWR接入輸入電壓，形成控制開關(guān)，當(dāng)PWR=I時(shí)為工作狀態(tài)，PffR=O時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)；TXEN，令TXEN=I為發(fā)射狀態(tài)，將信號接入MAX232的R10UT，GND連接IOuF的電容C后接地。在CS選擇工作頻道1，即433.92MHz，將DI數(shù)據(jù)輸入端和DO數(shù)據(jù)輸出端分別與MAX232的TlIN和R20UT連接，經(jīng)MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，由MAX232的TlOUT和RlIN與PC機(jī)連接，最終將采集數(shù)據(jù)傳入PC機(jī)。
[0021]如圖5所示，圖5為本發(fā)明的信號放大器電路圖，信號放大電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、三極管、第一電感Le、第二電感Lk、第一電容Ca、第二電容Cb和一個(gè)交流電壓源，所述三極管的基極與傳感器相連，集電極與第一電阻Rl的一端相連，發(fā)射極與第一電感Le的一端相連，所述第一電阻Rl的另一端接高電平，所述第一電感Le的另一端接地，所述第二電阻R2的一端與三極管的基極相連，另一端與交流電壓源的正極相連，所述交流電壓源的負(fù)極接地，第一電容Ca的一端與三極管的集電極相連，另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，第二電容Cb并接在所述第一電感Le的兩端，第二電感Lk的一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電容Ca相連，另一端接地；集電極電阻采用高頻扼流第一電阻Rl ;第一電容Ca是隔直電容在工作頻率處具有零電抗，且由第一電感Le和第二電容Cb組成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。信號放大過程中信號放大器電流的導(dǎo)通角為360°，在正弦信號一周期內(nèi)，電路的功率處于全導(dǎo)通工作狀態(tài)，ic由直流分量iCQ和交流分量i組成，即令ic=iCQ+ic0Swt(i ( iCQ)，輸出功率P0 為札=1/21\ ( l/2iCQ2LE ；電源供給功率 P1 為=P1=IcqVcc ( VCC2/LK ;因此效率為:n =P0/Ρ1=?2ν2IcqVcc ( i2LE2/2Vcc2,即達(dá)到了微信號的功率不失真放大，效率值保持在50%以上。
[0022]本發(fā)明的無線傳輸 方法原理如下:采用先進(jìn)的遠(yuǎn)距離無線射頻識別技術(shù)和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)方法，根據(jù)需要設(shè)置礦井下曳引輪繩槽采集處理傳輸分站，當(dāng)檢測到有達(dá)到曳引輪繩槽磨輪村損程度接近該磨損特殊值區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)裝置中的閱讀器將加密數(shù)據(jù)載波信號經(jīng)無線發(fā)射器向外發(fā)送，同時(shí)將加密的載有目標(biāo)識別碼的信息經(jīng)無線發(fā)射器發(fā)射出去；無線接收器接收到標(biāo)識卡發(fā)來的載波信號，經(jīng)閱讀器接收處理后，提取出目標(biāo)識別碼送至井下采集處理傳輸分站，采集處理傳輸分站立即通過終端傳輸裝置以信息遠(yuǎn)程通訊協(xié)議的形式將數(shù)據(jù)信息傳送至井上磨損情況檢測系統(tǒng)地面中心站，再通過地面接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至上位監(jiān)控主機(jī)，形成以井下監(jiān)測、井上分析、數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞?，達(dá)到檢測無區(qū)域死角和全面覆蓋的效果，以便管理人員及時(shí)的對反映出的曳引輪繩槽輪村磨損情況、地點(diǎn)位置進(jìn)行分析，并采取積極的安全保障措施，實(shí)現(xiàn)對礦用曳引輪繩槽磨損情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0023]本發(fā)明的工作原理如下:在無線監(jiān)測傳輸模塊部分，從紅外發(fā)射管發(fā)射出一定強(qiáng)度的紅外光線，照射到導(dǎo)向輪輪村磨損臨界點(diǎn)位置(臨界點(diǎn)位置如圖6所示，圖中I為紅外發(fā)射管IR333，2為光敏二極管HP-5FR2，3為磨損臨界點(diǎn))，當(dāng)導(dǎo)向輪輪村磨損程度達(dá)到臨界點(diǎn)，則紅外光線穿透導(dǎo)向輪輪村磨損臨界點(diǎn)，到達(dá)紅外線光敏二極管，通過紅外線光敏二極管轉(zhuǎn)換成電信號，電信號進(jìn)入信號放大器進(jìn)行放大；放大后的信號傳輸入一個(gè)分辨率為14位的A / D轉(zhuǎn)換器，在14位的A / D轉(zhuǎn)換器中，通過A / D轉(zhuǎn)換器的SER/PAR和EXT/INT引腳直接置高電平，INVS/CLK引腳置低電平，使ADC以串口方式工作，同時(shí)使數(shù)據(jù)輸出由外部時(shí)鐘控制。由于A / D轉(zhuǎn)換器是兩個(gè)通道同時(shí)采樣，所以給A/B置位以控制數(shù)據(jù)的輸出順序；通過AT89S52單片機(jī)控制使P2.5產(chǎn)生一個(gè)寬度不小于4.5ns的負(fù)脈沖，從而啟動(dòng)ADC開始轉(zhuǎn)換，一般轉(zhuǎn)換的時(shí)間約為2S ;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，以使SDOUT上的數(shù)據(jù)有效，然后單片機(jī)通過P2.0經(jīng)A / D轉(zhuǎn)換器的SCLK引腳向A / D轉(zhuǎn)換器發(fā)送8個(gè)時(shí)鐘脈沖；與此同時(shí)AT89S52單片機(jī)通過P2.2 口從SDOUT上讀取14位轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后利用無線發(fā)射器PTR2000將無線監(jiān)測傳輸模塊采集到的數(shù)據(jù)傳輸至無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊；無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊部分，通過無線接收器PTR2000將實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用天線接收后傳入，其工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段433MHZ，采用FSK調(diào)制/解調(diào)，由于電腦串口輸出電壓很高，直接連接會燒壞芯片，所以須通過MAX232來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與PC機(jī)連接，經(jīng)監(jiān)測導(dǎo)向輪輪村磨損狀態(tài)的磨損監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行后，最終實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析和整合運(yùn)行，實(shí)時(shí)報(bào)送監(jiān)測情況至管理決策層。
[0024]本發(fā)明通過對曳引輪繩槽輪村和曳引繩摩擦的失效形式、類型和機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)分析，得出曳引輪繩槽的失效主要是由曳引輪繩槽輪村磨損的逐步累加所致，并通過檢測出曳引輪繩槽的表面接觸疲勞接點(diǎn)、磨粒磨損狀態(tài)和氧化磨損程度等信息，提前診斷出達(dá)到磨損臨界值的曳引輪和曳引繩，并以無線傳輸方式將采集的磨損狀態(tài)信息，傳輸至企業(yè)管理平臺或相關(guān)管理人員，無需工作人員再下井進(jìn)行定期檢查排除安全隱患，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地、智能地對礦用曳引輪繩槽磨損情況進(jìn)行預(yù)警，從而大大提高了礦井中曳引輪繩槽運(yùn)行中的安全系數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，其特征在于:包括無線監(jiān)測傳輸模塊和無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊，所述無線監(jiān)測傳輸模塊包括依次相連的傳感器、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和無線發(fā)射器，傳感器將采集到的信號送到信號放大器進(jìn)行放大，放大后的信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到微處理器，由微處理器控制無線發(fā)射器發(fā)送，所述無線監(jiān)測系統(tǒng)模塊包括依次相連的無線接收器、電平轉(zhuǎn)換器以及PC機(jī)，無線接收器接收來自無線發(fā)射器發(fā)送的信號并將信號送入電平轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號送入PC機(jī)進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述信號放大器包括第一電阻、第二電阻、一個(gè)三極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和一個(gè)交流電壓源，所述三極管的基極與傳感器相連，集電極與第一電阻的一端相連，發(fā)射極與第一電感的一端相連，所述第一電阻的另一端接高電平，所述第一電感的另一端接地，第二電阻的一端與三極管的基極相連，另一端與交流電壓源的正極相連，所述交流電壓源的負(fù)極接地，第一電容的一端與三極管的集電極相連，另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，第二電容并接在所述第一電感的兩端，第二電感的一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電容相連，另一端接地。
3.如權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述傳感器為紅外線傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備磨損狀態(tài)無線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述電平轉(zhuǎn)換器為MAX232轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】G08C17/02GK103458040SQ201310406311
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】張聰 申請人:湘潭眾天一信息化科技有限公司