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基于物联网的矿井通风机远程监测系统设计

更新时间：2019-12-20 19:32:49 大小：676K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网远程监测系统 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

针对现有通风机状态监测系统只能在现场工控机或服务器上查看、分析数据的问题,设计了一种基于物联网的矿井通风机远程监测系统.该系统以S3C2440为处理器、Qt为编程语言、OneNET物联网平台为数据传输平台,可实时获取、分析矿井通风机的振动信号,实时感知矿井通风机的运行状态,从而实现矿井通风机设备的预知维修.

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第43卷第1期

2017年1月

工

矿

and Mine

自

动

化

v。1．43 No．1

Jan．2017

Automation

Industry

文章编号：1671—251X(2017)01—0081—04

DOI：10．13272／j．issn．1671—251x．2017．01．020

玄兆燕，王凯良，吴卓繁．基于物联网的矿井通风机远程监测系统设计[J]．工矿自动化，2017，43(1)：81—84．

基于物联网的矿井通风机远程监测系统设计

玄兆燕1，

王凯良1，

吴卓繁2

(1．华北理工大学机械工程学院，河北唐山063000；2．中国农业大学工学院，北京100083)

摘要：针对现有通风机状态监测系统只能在现场工控机或服务器上查看、分析数据的问题，设计了一种

基于物联网的矿井通风机远程监测系统。该系统以$3C2440为处理器、Qt为编程语言、OneNET物联网平

台为数据传输平台，可实时获取、分析矿井通风机的振动信号，实时感知矿井通风机的运行状态，从而实现矿

井通风机设备的预知维修。

关键词：矿井通风机；远程监控；振动信号；故障诊断；物联网；OneNET

10：33

中图分类号：TD635

文献标志码：A

网络出版时间：2016—12—30

网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／32．1627．TP．20161230．1033．020．html

of remote

of mine ventilator based on Internet of

things

Design

monitoring system

XUAN

WANG

WUZhuofan2

Zhaoyanl，

Kailian91，

of Mechanical

China

of Science and

University Technology，

(1．College

Engineering，North

063000，China；

Tangshan

Institute，Chinese

100083，China)

2．Engineering

Abstract：In view of

Agricultrual University，Beijing

that current condition of ventilator

monitoring system

can

only

problem

inquire

of mine ventilator based

and

data on industrial PC or server

remote

scene，a monitoring system

analyze

on Internet of

was

takes$3C2440

things

designed．The system

processor，QT

programming

as data transmission

running

real—timely，perceive

can obtain and

analyze

language，OneNET networking platform

platform，and

mine as to realize

ventilator，SO

vibration

of mine ventilator

of mine ventilator．

status of

signal

pre-maintenance

words：mine

things；

ventilator；remote

Key

monitoring；vibration signal；fault diagnosis；Internet

OneNET

障诊断程序来进行故障诊断，缺乏准确性与智能性，

不能对复杂的工况环境做出严谨准确的判断，会造

成维修滞后，存在安全隐患。基于上述情况，本文设

计了一种基于OneNET物联网平台的矿井通风机

远程监测系统，通过嵌入式系统对矿井通风机的振

动信号进行采集、处理并传输至OneNET物联网平

台，实现了矿山设备工作健康状况实时感知[7]。本

系统以OneNET物联网平台为振动信号的传输存

储平台，通过互联网传输协议，专家可以随时随地获

取通风机的振动数据，对通风机运行状况进行查询

引言

矿井通风机是重要的矿山安全设备，现有多种

通风机状态监测系统，监测系统的通信方式多种多

样，有RS485串口通信协议、ZigBee无线网络通信

协议、BITBUS总线、Profibus总线、CAN总线等，

但这些通信协议都为局域网络传输[1。6]，所获取的数

据只能在现场工控机或服务器上查看。受现场工作

条件限制，专业人员很难驻守现场对通风机设备的

运行状况进行分析评估，只能依赖工控机内置的故

收稿日期：2016—08—29；修回日期：2016—10—08；责任编辑：张强。

作者简介：玄兆燕(1963一)，女，河北唐山人，教授，博士，主要研究方向为信号分析、机械故障诊断，E—mail：xzyanan@126．corn通信作者：

王凯良(1991一)，男，河北邢台人，硕士研究生，研究方向为信号分析、机械故障诊断，E-mail：a546011790a@163．corn。

万方数据

2017年第43卷

工矿自动化

风机振动信号传输流程如图2所示。

分析，同时也方便多专家协作分析，具有很好的网络

扩展性。

／瓣产囵囝川画圈q圈固叫圃

1系统硬件设计

图2 矿井通风机振动信号传输流程

2．1数据采集模块

基于物联网的矿井通风机远程监测系统由4G

网络、振动速度传感器、嵌入式系统及物联网平台组

成，系统结构如图1所示。

本系统中所监测的通风机振动主轴转动频率为

16．7

Hz，使用CD-6型振动速度传感器采集矿井通

风机的振动速度信号，振动速度传感器的灵敏度为

4G网卡移动电；

辰动速度传感器

mV／(ram· s)。系统选用AD7606作为传感器

●

路由器

AD采集模块

输出信号的AD采集芯片，由于通风机故障频率一

般不超过基频的10倍，故选择AD7606采样频率为

3．125 kHz(200 kHz／64)。在本系统中，振动速度

传感器理论输出最大电压为± 2．67 V，故设置采样

AD转换量程为± 5 V，使用DB0--DB5共6组通道

分别采集6个振动速度信号。

S3C2440

物联网平台

图1 基于物联网的矿井通风机远程监测系统结构

000～

本系统所监测通风机的主轴转速为1

600

r／min，故选用6路振动速度传感器分别测量

为保证故障诊断结果的准确性，应对采集信号

进行低通滤波处理，去掉频率过高的噪声信号。在

完成一次完整的采集后对采集到的信号进行低通滤

波处理，设计FIR低通滤波器滤除高频噪声，设置

低通滤波器的截止频率为167 Hz，具体数据采集程

序流程如图3所示。

通风机电动机输出端、通风机转子前端和后端振动

信号，所测振动信号电流值经AD转换后传输至嵌

入式系统中。

嵌入式系统以$3C2440为处理器，同时搭载外

围部件AD采集芯片、触摸屏LCD、NAND

FLASH、网络芯片DM900A、MICROSD卡接口等，

以实现振动信号的采集、处理、显示、保存和传输等

功能。

甲

翮

开启ADC中断

本系统采用4G网卡与无线路由器组成信号传

输所需网络环境，由移动电源对无线路由器进行供

电[8]。即使现场没有连通互联网，也可由4G网络

连接物联网平台，降低了现场的布线难度，消除了对

现场网络条件的依赖。

望

k匙兰多

匝圆

读取AD转换状态

2系统软件设计

本系统以Linux2．6．22．6为内核，搭载Qtopia

为桌面系统组成操作系统，实现对外设硬件的驱动、

图形显示、触摸屏操作、网络连接等功能。通风机远

程监测系统软件模块主要包括AD采集及处理模

块、数据存储模块、时域指标分析模块、数据传输

模块。

区圃

◇

《箩

圃

本系统所测取的通风机振动信号为6路振动速

度传感器测得的电流信号，经由AD转换后传输至

嵌入式系统中，将所采集的振动信号经低通滤波处

理后存储为xml格式文件，每个xml文件包含一组

振动信号，即6路× 512个数据点，当系统需要传输

数据时，由网络传输程序解析数据文件并传输至物

联网平台，供相关专家或技术人员下载或查看。通

仃赢

图3数据采集程序流程

2．2数据存储模块

XML即可扩展标记语言，具有简单、友好的特

性，被广泛应用于数据交换和数据存储。Qt提供了

QtXml模块，帮助用户实现xml文件的读写操作。

万方数据

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