煤矿设备维护系统的机械振动监测技术研究

党梦宇 ，辛 宇

（1.陕北矿业张家峁矿业公司，陕西神木 719316；2.韩城矿业公司下峪口煤矿，陕西下峪口 715405）

0 引言

伴随我国煤矿机电设施应用的规模越来越大，机电设施的效用在煤矿生产过程中发挥着极为关键的效用。当机电设施出现异常，会给煤矿单位带来不可预计的经济损耗，还会影响相关工作人员的生命安全，所以怎样预先检测出机电设施的故障，是当前急待处理的难题。振动作为评估机电设施运作过程中稳固程度的关键参数之一，相关工作人员利用振动监测系统，通过传感器监测机电设备运作期间表现出来的振动情况，就能够预判机电设备功能是否正常。通过煤矿机电设备振动监测系统进一步解析及处置功能，监测设施运作状态信息，然后再获取设施振动信号的信息，协助技术工作者预先预判机电设备工作状态是否正常，防止因为振动导致机电设施出现异常，从而给企业带来一系列的问题。设备状态监测以及故障诊断技术就是指相关的工作人员通过针对性的检测手段以及现代化技术手段，对设备提供，明确其局部或整机能否顺利运作。除此之外，利用监测技术还能对设施隐含故障的发展提供预先性的预报，评估潜在故障的发展态势，寻找引发故障的因素、产生部位，最终再提出针对性的措施建议。

1 煤矿设备维护系统简述

煤炭行业网络维护系统作为煤炭领域为设施维护管控提供的一个新型化模式，它通常就依据设施的现实运作情况，对设施状态以及未来状态态势予以判断及预测，同时再综合企业内部现实状况提供针对性的运维计划。有关从业者将先进的信息技术、现代维护理论当做关键依托，采取基于Web 技术处理预案，完成设施维护的网络化、远程化以及智能化的目标。其灵活地综合了点检信息、历史维护信息、状态监测信息，同时综合当下维护技术基础以及生产现场的现实状况，避免当下存在的维修技术弊端，有效处理设施管控的孤岛模式，进而积极维护企业中生产设施，整合及改善维护资源，完成所有煤矿设备的运行养护控制。

2 煤矿设备维护系统的性能

2.1 系统的逻辑结构

①在表现层方面，作为煤矿设备维护系统对外的重要组成部分，表示层需要接收用户的实际请求，将请求传达给业务逻辑层的业务主体，同时再回收从业务层传递出来的信息，用于完成用户以及煤矿设施维修系统的互动交流。用户要想采用该系统，就务必要先接受身份核验，系统依据各个用户身份赋予的权限要求，在进入系统之后，职工们就利用平台完成日常维护环节中的工作，比如说设施状态监测管控、检修规划审核、备件管控等项目；在该层形象的用户图形界面可以帮助用户们更好地进行实操；②在业务层方面，业务层通常就是负责管控业务层的逻辑主体，由此为其提供系统的功能以及其他服务项目，包括逻辑主体对于底层的事务管控、分布式管控等等，而且还需要管控维护逻辑主体之间的调用联系，其在系统中发挥着关键性的效用；③在数据持久层方面，该层需要承担为系统提供高度协调、安全以及并发的信息持久机制。关键性的项目就在于实现对维护系统的运作，以及全部和维护有关的设施数据、资源数据以及点检状态信息储存及管控，同时为系统业务逻辑层带来更多的服务项目。对于各个和维护有关的信息，相关工作人员依据既定的数据格式，可以是非结构化的信息，也可以是结构化的信息。针对设备基础信息、员工信息等结构化信息采取关系数据库储存，而像设施图纸、地图信息、点检数据分析等非结构化信息，则通过文件的形式进行储存。同时在二者之间构建结构化信息以及非结构化信息之间的映射联系；④在设备层方面，作为点检信息、状态信息的常见源头，其包括具体的监测主体及针对性的传感器、控制器以及执行器等各个不同的种子对象。

2.2 系统的功能模块

为了给煤矿设备养护管控创造优良的硬件条件，系统以设施状态监测数据作为基本条件，搭建基于状态监测的煤矿设备运维平台。系统的常用功能就是通过对设施的一般资料、点检资料、维修规划、备件管控等多方面的信息，让企业各个部门可以在第一时间熟知设施运作状态，通过专家系统会诊提供针对性的检修规划，同时再综合备件状况完成煤矿设备执行维护的工作，接下来将进一步分析各个模块的功能：①基础数据管理模块，通常来说这就涵括了“单位信息维护”“仓库数据维护”“员工数据维护”“物资类型维护”以及“地理数据维护”等板块；②设备台账管控模块，该模块就涵括“在用设施录入”“取消设施闲置”“设施故障统计录入”“在用设施查询”等板块。例如设备基本信息就是指对设施的基本信息予以协调性管控，这就涵括设施信息录入以及查询等等。而针对设施出、入库单信息，这就是指对设施的来源、去向予以明确化的管控，同时再明确各个设施的备件规模，进而为设施的维修奠定重要基础。又比如，设施故障统计，相关的工作人员对设施故障予以统计管控，这就涵括设施故障统计录入、故障统计查询等等。而在对设施进行闲置或者报废管理的过程中，也会给相关的管理工作者提供某种闲置设施、报废机器的查阅服务；③检修方案管理板块包含诸多内容，比如检修方案审核、检修结果输入等。详细而言，检修方案录入就是指如果设施状态逐渐恶化，那么就需要提供设施修理方案且把其输入到系统中。而检修方案审核就是指相关的工作人员要对制定的设施检修计划予以审核批准，一旦过关之后，该计划方案才可以上交给设备维修工作者，引导维修工作者展开设施检修。而检修计划查询就是指为设备管控工作者提供设备检修计划的咨询、信息整合服务，同时还需要对检修执行状况、费用等问题予以按时地掌控；④报表管理设备台账管理模块。这就包括“点检报表”以及“点检结果”等等。具体来说，点检报表就是指采集设备点检的数值，通过报表的方式呈现在系统界面之中。而点检计划就是指系统依据设施的点检周期，自动提示要求点检的设施，产出点检规划。点检结果就是指点检数值利用点检仪器录入信息，一旦录入结果过关，那么系统就会自动产出点检结果报表，提高点检信息的精准程度以及实效程度；⑤安全管理模块。在此之中就包括“角色管理”以及“权限管理”等重要的组成部分，员工权限管理就是指为各个职工提供制定、修改角色的功能。而角色管理就是指为相关的工作人员提供增添新角色，授权以及修改角色权限等处置功能。

3 振动监测系统的软硬件设计

3.1 振动监测系统的硬件设计

在设计系统硬件的过程中，这部分通常由通信、保存、展示、信号收集等部分组成。①在选用核心硬件时，合理选择嵌入型微处理器和振动型传感器，能够有效优化系统的性能；②储存模块。储存模块通常就是为了完成振动信号历史信息的储存，当下用得比较多的工具有SD 卡、FLASH 芯片、U 盘等等；③键盘、LCD 模块。LCD 主要用来展示界面，键盘的作用是高效地接收来自监测设备用户方面的录入信息；④信号调理电路。很多传感器传输的是电流亦或电压等仿效的信号，要求对信号调理电路予以预处置；⑤通信模块。通信作为一项计算机与各个不同终端设施传输的重要方式，相关的工作人员可以利用通信模块完成计算机以及单片机间的通信工作。当下单片机通信通常包括并行以及串行通信两种类别；⑥JTAG 调试接口。该技术是嵌入式系统开展程序下载以及调试的关键路径。值得留意的是，在设计系统的过程中，相关的工作人员需要在电路板上预先留出JTAG接口。

3.2 振动监测系统的软件设计

一般而言，软件研发包含两个内容：①即以Java 语言上位机软件设计作为主要依托；②即以STM32F103RET6 单片机的下位软件设计作为主要依托。在设计上位机软件的过程中，相关的工作人员需要对煤矿机电设施的实际温度、实际压力以及机械振动系数予以实时化监测。而下位软件设计工作通常涵括程序流程设计以及应用程序代码调控等多方面的工作。具体来说，首先，系统下位机软件设计，系统上电开启之后，相关的工作人员需要完成系统各功能板块的初始化工作。初始化之后，还需要充分地利用c 语言设计最终的主程序，接着再通过数据采样以及通信模块的程序予以设计。其次，系统上位机软件设计工作，这就要求相关的工作人员完成监测界面设计、Java 通信设计等多方面的工作。值得注意的是，客户/服务器（又称C/S）模式信息的完备程度较高，安全性较强，再加上迸发控制机制俱佳，已经成为目前行业开发应用程序的重要方式。不过伴随互联网技术的不断上升，C/S 模式也存在一定的局限性，而此时浏览器/服务器（又称B/S）结构在将来发展的过程中被越来越投以重视，此时，相关的工作人员在设计程序的过程中，务必要灵活地将C/S 模式以及B/S 模式综合在一起应用。

4 结束语

综上所述，对于煤矿机电设备的维护系统而言，机械振动监测技术具有很强的现实价值，在设计该系统软硬件的过程中，需要结合实际情况与维护系统进行应用。