煤炭是我國能源基石,在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要戰(zhàn)略地位。隨著煤礦機(jī)械化程度不斷提高,煤機(jī)設(shè)備健康狀況將直接影響到煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。近些年來,因操作不規(guī)范、設(shè)備陳舊老化、檢修不到位等因素帶來的煤礦機(jī)械事故頻發(fā),保證煤機(jī)設(shè)備安全可靠運(yùn)行顯得尤為重要。建立煤機(jī)設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取設(shè)備關(guān)鍵狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)知維修,是提高煤礦生產(chǎn)效率和保障安全生產(chǎn)的有效途徑。受惡劣工作環(huán)境與人員操作不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?煤機(jī)設(shè)備不可避免會(huì)產(chǎn)生各種機(jī)械故障,故障往往表現(xiàn)為異常的振動(dòng)和溫度變化。這些振動(dòng)與溫度信號(hào)中包含大量因沖擊、磨損、腐蝕、疲勞、老化等因素引起的劣化和失效等重要設(shè)備狀態(tài)信息,是進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的重要數(shù)據(jù)來源。對(duì)煤機(jī)設(shè)備工作過程中振動(dòng)和溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,實(shí)現(xiàn)由“事后維修”到“預(yù)知維修”的轉(zhuǎn)變,從而有效避免突發(fā)性事故發(fā)生,消除續(xù)發(fā)損壞,節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用。本文面向我國煤礦智能化發(fā)展戰(zhàn)略需求,針對(duì)當(dāng)下煤機(jī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)效性差、通信電纜鋪設(shè)困難、需定期更換電池等問題,以煤機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為目的,秉承安全、創(chuàng)新、綠色、智能的設(shè)計(jì)理念,結(jié)合相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)瓶... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

煤機(jī)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及故障部位Figure1-1Operatingenvironmentandfaultlocationofcoalmachineequipment

中北大學(xué)學(xué)位論文2展設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的重要數(shù)據(jù)來源[6-8]。因此對(duì)煤機(jī)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備故障時(shí)關(guān)鍵部位微弱特征信號(hào)，提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，可有效提高煤礦關(guān)鍵裝備整體運(yùn)行安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)由“事后維修”到“預(yù)知維修”的轉(zhuǎn)變，從而有效避免意外停機(jī)等突發(fā)性事故發(fā)生，消除續(xù)發(fā)損壞，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義[9-11]。圖1-2煤機(jī)設(shè)備故障產(chǎn)生原因及外在表現(xiàn)Figure1-2Causesandexternalperformanceofcoalmachineequipmentfailure煤機(jī)設(shè)備具有旋轉(zhuǎn)快、振動(dòng)強(qiáng)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的線纜供電、數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測(cè)方式存在鋪設(shè)成本高與線纜纏繞等問題而無法廣泛使用[12]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）通過集成微電子、微控制器、無線通信和信息處理等先進(jìn)技術(shù)，可以有效地解決上述問題。WSN傳感器節(jié)點(diǎn)具備無須鋪設(shè)線路、易維護(hù)、易組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)煤礦設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能預(yù)警的一種有效方法[13]。但采用WSN進(jìn)行監(jiān)測(cè)存在能源供給困難的問題：傳統(tǒng)WSN傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電的方式，在煤礦惡劣工作環(huán)境下，定期更換電池極其不便且成本太高。采用自供電技術(shù)收集環(huán)境能量為信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)供電無疑是解決這一難題的有效途徑。從20世紀(jì)末開始，機(jī)械、電氣、材料等領(lǐng)域研究人員展開了對(duì)微能源器件的探索研究。近些年來，將環(huán)境能量轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電模式受到了各國科學(xué)家青睞，WANG等人對(duì)微能源的基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)和發(fā)展形式進(jìn)行了深入探索與研究[14-16]。在人體健康、生態(tài)環(huán)境和工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中，自供電技術(shù)展現(xiàn)出了良好的研究和應(yīng)用前景[17,18]。得益于微電子技術(shù)的日益進(jìn)步，傳感器、微控制器、天線等器件功耗不斷降低。隨著微能源技術(shù)與能量管理技術(shù)的不斷發(fā)展

中北大學(xué)學(xué)位論文4方式組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了煤礦智能化管理[24]。我國相對(duì)起步較晚，自上世紀(jì)80年代初才開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品研究并先后從國外引進(jìn)一系列產(chǎn)品，在部分煤礦投入使用[25]。與此同時(shí)，秉承自力更生的原則，通過對(duì)國外相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)的研究、吸收并結(jié)合我國煤礦實(shí)際情況，逐步開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[26]。90年代以來，伴隨著傳感器技術(shù)、集成電路制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展與煤礦企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的迫切需求，國內(nèi)相關(guān)科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼研制出功能更加完善的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并在國內(nèi)煤礦中大量投入使用[27]。圖1-3國內(nèi)典型煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Figure1-3Domestictypicalcoalminesafetymonitoringsystem我國早期的KJ2，KJ4等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以DOS系統(tǒng)為操作平臺(tái)，僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)監(jiān)控。后來的KJ92，KJ95等系統(tǒng)采用了Windows系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接功能，開始了監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)初步嘗試[28]。隨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)及自組網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國煤礦安全監(jiān)測(cè)技術(shù)逐步從人工監(jiān)測(cè)發(fā)展到了自動(dòng)監(jiān)測(cè)、智能監(jiān)測(cè)并逐步形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為煤礦安全生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理提供了有力支持[29]。目前，新型煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)逐步成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，受到眾多科研單位廣泛關(guān)注和研究，并取得了一系列成果。上海交通大學(xué)顧苑婷等人將工業(yè)以太網(wǎng)和CAN

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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