本文關鍵詞：基于物聯(lián)網的膠帶輸送機狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)開發(fā)

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【摘要】：本課題來源于山西省科技重大專項計劃基金資助項目 基于物聯(lián)網的煤礦重大生產裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)開發(fā)‖(No.20131101029),該項目是以煤礦重大生產裝備為研究對象,通過物聯(lián)網技術、傳感器技術、信息融合技術、數據挖掘技術、網絡通信技術等實現(xiàn)煤礦重大生產裝備的狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)評估、故障預警與防治、設備剩余使用壽命預測以及故障分析等功能,實現(xiàn)煤礦重大生產裝備的優(yōu)化管理和安全動態(tài)跟蹤。本課題的研究目標是膠帶輸送機。膠帶輸送機作為礦井運輸系統(tǒng)的主力裝備,承擔著井下原煤運輸的艱巨任務,其正常工作與否將影響整個礦井的正常生產。目前,國內多數礦井對膠帶輸送機的管理僅限于對跑偏、撕裂、斷帶、打滑、高溫、煙霧、堆煤等常見故障的防護,無法實現(xiàn)對膠帶輸送機工況信息的全面感知和狀態(tài)維修,在膠帶輸送機管理中物聯(lián)網技術的應用更是鮮有涉及。另外,國內少數煤礦采用了礦山重大生產裝備全壽命周期管理系統(tǒng)用于生產裝備的臺賬管理,例如裝備的購買、安裝、維修以及報廢等環(huán)節(jié)的信息記錄。然而,在礦山重大生產裝備的狀態(tài)監(jiān)測和壽命管理,尤其是設備剩余使用壽命預測方面有重大功能缺失。為此,結合礦井實際情況開發(fā)一套感知全面、傳輸可靠、處理智能的基于物聯(lián)網的膠帶輸送機狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)十分必要。本文在深入理解物聯(lián)網內涵的基礎上,全面分析了膠帶輸送機的結構框架和運行原理,結合國內外文獻資料,參考傳統(tǒng)膠帶輸送機監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)思路,確定了由感知層、傳輸層、應用層構成的系統(tǒng)架構,提出了基于物聯(lián)網的膠帶輸送機狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)的整體方案。本文深入貫徹了全面感知、可靠傳輸以及智能處理等物聯(lián)網技術的內涵,針對礦井膠帶輸送機應用環(huán)境,設計了高頻信號采集電路、Zigbee終端模塊以及CAN總線通信電路,搭建了基于Zigbee技術的無線傳感器網絡,開發(fā)了符合實際要求的應用層軟件,完成了基于物聯(lián)網的膠帶輸送機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)。本文針對膠帶輸送機結構復雜、綿延數公里的特點,采取了由局部到整體的壽命管理算法開發(fā)思路。首先,將膠帶輸送機按照功能和材質劃分為五部分,包括機械類的電機、齒輪箱、滾筒以及托輥和非機械類的膠帶。隨后開發(fā)了面向機械類設備的基于相似性的剩余使用壽命預測算法和面向非機械類設備的HETEL方法,最后通過層次分析法對前述五大部分的剩余使用壽命預測結果進行有機融合,實現(xiàn)對膠帶輸送機整體壽命狀況的評估和全壽命周期管理。
【關鍵詞】：物聯(lián)網 礦井 膠帶輸送機 無線傳感器網絡 嵌入式計算機 狀態(tài)監(jiān)測 剩余使用壽命預測 壽命管理
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD634.1;TN929.5;TP391.44
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究動態(tài)10-12
• 1.2.1 國外研究動態(tài)10-11
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究目標及內容12-15
• 第二章 基于物聯(lián)網的膠帶輸送機狀態(tài)監(jiān)測及壽命管理系統(tǒng)方案15-23
• 2.1 研究對象15-16
• 2.2 系統(tǒng)監(jiān)測量的確定16-17
• 2.3 系統(tǒng)設計要求17-19
• 2.3.1 礦井下通信環(huán)境分析18
• 2.3.2 設計要求18-19
• 2.4 系統(tǒng)總體方案19-21
• 2.4.1 系統(tǒng)總體結構19-20
• 2.4.2 系統(tǒng)硬件框架20
• 2.4.3 系統(tǒng)功能20-21
• 2.5 本章小結21-23
• 第三章 系統(tǒng)硬件設計與軟件開發(fā)23-45
• 3.1 感知層硬件設計23-34
• 3.1.1 感知層的總體結構23-24
• 3.1.2 傳感器的選型與安裝24-30
• 3.1.3 高頻信號采集電路設計30-33
• 3.1.4 Zigbee節(jié)點硬件設計33-34
• 3.2 傳輸層硬件設計34-37
• 3.2.1 CAN總線硬件設計34-35
• 3.2.2 無線傳感器網絡設計35-37
• 3.3 應用層硬件設計37-39
• 3.4 軟件開發(fā)39-43
• 3.4.1 軟件平臺介紹39
• 3.4.2 軟件總體功能框架39-40
• 3.4.3 LabVIEW與Matlab混合編程方案40-42
• 3.4.4 人機交互界面開發(fā)42-43
• 3.5 本章小結43-45
• 第四章 膠帶輸送機壽命管理算法整體框架45-49
• 4.1 引言45-46
• 4.2 算法框架46-47
• 4.2.1 算法設計原則46
• 4.2.2 算法整體框架46-47
• 4.3 本章小結47-49
• 第五章 基于層次分析法的膠帶輸送機健康狀態(tài)分析49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 層次分析法49-51
• 5.3 膠帶輸送機層次結構模型51-52
• 5.4 基于層次分析法的膠帶輸送機健康狀態(tài)實例分析52-56
• 5.4.1 構造準則層各元素判斷矩陣并進行一致性檢驗52-53
• 5.4.2 構造方案層各元素針對準則層的判斷矩陣并進行一致性檢驗53-55
• 5.4.3 層次總排序55-56
• 5.5 本章小結56-57
• 第六章 基于相似性和HETEL方法的剩余使用壽命預測算法57-81
• 6.1 引言57-58
• 6.2 基于相似性的機械設備剩余使用壽命預測方法58-59
• 6.3 基于相似性的機械設備剩余使用壽命預測實例分析59-77
• 6.3.1 實驗數據59-61
• 6.3.2 機械設備健康狀態(tài)發(fā)展趨勢分析61-63
• 6.3.3 面向剩余使用壽命預測的特征量選取63-71
• 6.3.4 面向剩余使用壽命預測的距離函數選取71-73
• 6.3.5 設備剩余使用壽命預測73-75
• 6.3.6 預測結果與分析75-77
• 6.4 基于HETEL方法的膠帶剩余使用壽命預測算法77-78
• 6.5 膠帶輸送機壽命管理的實現(xiàn)78-79
• 6.6 本章小結79-81
• 第七章 結論和展望81-83
• 7.1 研究結論81-82
• 7.2 工作展望82-83
• 參考文獻83-89
• 致謝89-91
• 作者在攻讀碩士學位期間的研究成果91

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1 吳瑞清;膠帶輸送機的國內外發(fā)展趨勢[J];煤炭技術;2000年06期

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2 郭有a，

本文編號：680013