网络化矿井提升机状态监测与故障报警系统的研究

论文摘要

矿井提升机是煤矿生产中非常重要的运输工具,其安全高效的运行是煤矿生产和从业人员生命安全的保证。现代矿井提升机的生产效率越来越高,机械结构也日趋复杂,设备中不同部分之间的相互关系、耦合也更加紧密,一个部件出现故障,将引起整个生产流程的中断。传统的提升机日常维护流程存在欠维修和过维修的状况,不能满足新时期下对提升机的安全要求。随着现代检测技术、计算机技术和通信技术的发展,开发一套既能实时监测提升机运行状况,又能进行数据通信的网络化提升机状态监测报警系统有着重要的现实意义。由于工作环境恶劣,矿用提升机故障率高且故障形式多样。本课题针对矿井提升机的电机、减速器、主轴卷筒和制动系统等主要部位常见的机械故障,通过对其故障形式、故障特征、故障危害程度进行综合分析,结合煤矿生产实际和煤炭安全规程对提升机工作参数的要求,确定了提升机状态监测参数,并研究确定了各参数的监测方法。通过对网络化监测系统现行网络模式的分析,综合利用C/S模式传输速度快、传输安全性高,B/S模式与数据库连接方便、允许客户和服务器频繁进行数据交互和无须开发客户端软件的优点,采用C/S和B/S相结合的混合网络模式。根据系统监测参数的信号特征和网络模式的特点,确定了系统的硬件方案。本文开发设计了基于C/S和B/S两种模式的应用软件。C/S模式软件采用TCP/IP协议进行通信,主要完成提升机参数的监测、数据通信、故障判断、振动分析、故障存储和数据库管理等功能。B/S模式的程序主要完成用户管理、参数设置、故障管理等功能。按照用户角色,C/S模式软件又分为提升机房软件、服务器实时监控软件,和客户机软件三部分组成。根据三部分软件的功能,选择了不同的开发平台,提升机房软件由Labview8.5编写,服务器和客户机软件采用VC++6.0开发完成。本文对提升机房监测部分的静态特性特性进行了实验分析,确定了其静态特性参数,另外还对整个系统的通信功能进行了实验验证。实验结果表明:所开发的提升机房系统具有较高的稳定性、良好的静态特性、较小的测试误差;系统通讯稳定可靠,能够实现数据的无差错传送。本网络化矿井提升机状态监测与故障报警系统具有较高的实用性和先进性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 矿井提升机监测系统的国内外现状和发展趋势
• 1.3 课题研究意义和主要内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 1.4 小结
• 2 网络化矿井提升机状态监测与故障报警系统的总体方案
• 2.1 提升机监测参数的确定
• 2.2 系统网络结构的研究确定
• 2.3 系统硬件方案
• 2.4 系统软件方案
• 2.5 小结
• 3 提升机故障诊断方法的研究
• 3.1 矿井提升机常见故障分析
• 3.2 矿井提升机运行速度图
• 3.3 故障分析方法
• 3.4 振动信号预处理
• 3.5 自功率谱密度函数
• 3.6 基于全息谱的故障诊断方法的研究
• 3.7 小结
• 4 系统硬件组成
• 4.1 矿井提升机的系统构成
• 4.2 传感器的选择
• 4.3 调理电路设计
• 4.4 其它硬件设备
• 4.4.1 数据采集卡
• 4.4.2 服务器
• 4.4.3 工控机
• 4.5 硬件的抗干扰措施
• 4.6 小结
• 5 系统软件的设计与实现
• 5.1 软件功能分析
• 5.2 开发工具选择
• 5.3 系统数据库
• 5.4 提升机房软件设计
• 5.4.1 数据通信模块
• 5.4.2 数据采集处理模块
• 5.4.3 振动信号分析处理模块
• 5.5 服务器软件设计
• 5.5.1 通讯模块
• 5.5.2 数据存储模块
• 5.5.3 图形显示模块
• 5.5.4 参数设置
• 5.6 普通客户机软件设计
• 5.7 故障查询软件设计
• 5.7.1 用户身份验证模块
• 5.7.2 故障查询模块
• 5.7.3 用户发帖模块
• 5.7.4 系统状态更新模块
• 5.7.5 参数设置模块
• 5.7.6 用户管理模块
• 5.8 小结
• 6 系统网络化的实现
• 6.1 TCP/IP 通讯协议
• 6.1.1 Labview 中的TCP 模块
• 6.1.2 VC++中Winsock 服务
• 6.2 HTTP 协议
• 6.3 C/S 模式的实现方法
• 6.4 B/S 模式的实现方法
• 6.5 小结
• 7 实验研究
• 7.1 仪器静态特性分析
• 7.1.1 静态特性实验方法分析
• 7.1.2 静态特性实验与数据处理
• 7.1.3 仪器精确度分析
• 7.2 网络通讯验证
• 7.2.1 C/S 模式通讯验证
• 7.2.2 B/S 模式通讯验证
• 8 结论
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录