一种基于大数据的纸机轴承监测装置及方法

本发明涉及大数据和轴承检测技术领域，具体涉及一种基于大数据的纸机轴承监测装置及方法。

背景技术：

造纸机结构复杂，属于24h连续运转的大型机械设备，造纸机滚动轴承在实际运转过程中会承受复杂变化的外部载荷，使其较容易损坏，据不完全统计，在造纸机故障中，约30％是由滚动轴承故障引起的。这些轴承故障和损伤很可能引起过度维修或维修不足、非计划停产停机问题、影响车间生产周期和进度、降低纸机生产性能等严重后果。但是，现有的技术仅仅对单个指定轴承的故障进行检测，暂无利用大数据技术实现同时对不同轴承的工作状态进行实时监测并分析的前例。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于大数据的纸机轴承监测装置及方法，适用于各轴承生产、造纸机生产和造纸厂家，能够实现对纸机轴承的实时监测和故障检测，方便工作人员及时对故障轴承进行维修，解决传统造纸机滚动轴承故障和损伤带来的非计划停产停机问题，利用大数据技术监测数据分析出轴承品质和维修人员技术水平，有利于改善轴承厂家生产的纸机轴承品质，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于大数据的纸机轴承监测装置，包括在造纸机内轴承11上设置的数据采集模块12和轴承监测模块30，所述数据采集模块12用于采集不同型号轴承的工作信号，所述数据采集模块12和轴承监测模块30与处理模块60相连，处理模块60的输入端连接轴承信息录入模块20，处理模块60的输出端连接报警模块50，所述处理模块60分别连接轴承查询模块40、通信模块50和云服务器82，所述云服务器82连接数据库81。

所述轴承信息录入模块20用于录入待监测轴承的型号批次、生产厂家、装配及维修记录信息；

轴承监测模块30用于监测轴承在整个生命周期的工作过程并检测否发生故障；

报警模块50用于装置检测出轴承即将发生故障或已发生故障时向处理模块60发送报警信息；

处理模块60接收到报警信息后向车间工作人员提醒并通过通信模块70上传至云服务器82，数据库81用于记录轴承型号批次、轴承监测数据、报警情况、装配及维修日志信息，云服务器82用于存储各个数据库81；

轴承查询模块40用于查询各轴承的基本信息、工作状态、监测数据及分析结果；

处理模块60用于根据工作人员的不同模块的任务进行相应的处理。

所述轴承11为造纸机滚动轴承，造纸机滚动轴承包括造纸机流浆箱101、成型部102、压榨部103、干燥部104、压光部105和卷纸部106等纸张生产流程中的待测轴承。

所述的成型部102设置的传感器全部选择对应的防水型传感器。

所述的数据采集模块12包括安装在轴承座115上的数据采集装置121，数据采集装置121用于采集轴承11的工作信号，数据采集装置121包括振动传感器、光电编码器、温度传感器和数据采集卡；

所述振动传感器为加速度传感器，用于测量轴承的振动信号，型号为rvt-120；

所述光电编码器用于测量轴承的瞬时转速信号，型号为mk80；

所述温度传感器用于测量轴承的工作温度，型号为ds18b20；

所述数据采集卡用于采集各类传感器数据并将数据传输至处理模块60，型号为ni9234。

所述的轴承监测模块30用于监测轴承11在整个生命周期的工作过程，根据数据采集模块12采集到的数据判断轴承11是否发生故障，监测的轴承故障包括内圈111故障、外圈114故障、滚动体112故障、保持架113故障四种类型；

所述轴承11包括外侧的外圈114和内侧的内圈111，所述外圈114和内圈111之间设置滚动体112，滚动体112上设置有保持架113。

所述的通信模块70包括设置在工作人员值班室的基站70和造纸机轴承工作台下方的通信节点，根据轴承11的规模来决定通信节点的数量。

一种基于大数据的纸机轴承监测装置的使用方法，包括以下步骤：

本装置在使用中具有开机自启动功能，在初始化过程中，由工作人员通过轴承信息录入模块20对待测轴承的型号、批次、生产厂家、装配记录及维修人员等信息进行录入，工作人员核对无误后即可存储在数据库81中并上传至云服务器82；在造纸机工作过程中，由数据采集模块12实时采集轴承11工作数据，数据采集成功后通过通信模块70将数据传输至轴承监测模块30，由轴承监测模块30对采集到的数据进行检测轴承11是否发生故障；

当轴承11发生故障时，报警模块50向处理模块60发送报警信息，警报灯亮、蜂鸣器响，从而提醒工作人员及时维修或更换故障轴承，并将监测情况存储在数据库81中；

在造纸机工作过程中，云服务器82可以通过大数据技术实时分析各数据库81存储的数据信息来分析监测轴承的品质优劣和维修人员技术水平，分析出推荐使用的优质轴承型号批次、生产厂家和维修人员技术水平高低，工作人员可通过轴承查询模块40来查询各轴承的基本信息、工作状态、监测数据及分析结果信息，来及时了解和反馈轴承的品质和维修人员的技术。

本发明的有益效果：

本发明通过设置数据采集模块和轴承监测模块，可以实时采集轴承工作数据并检测轴承是否发生故障以及发生的故障类型，通过设置云服务器，可以实时同步轴承数据信息并分析轴承的品质优劣以及是否推荐购买，通过设置轴承查询模块，可以随时查询轴承的工作状态以及系统的推荐情况，实现对纸机轴承的实时监测和故障检测，同时可以分析出优质轴承型号和对应的生产厂家及批次，还可以分析出维修人员的技术是否合格，有利于改善纸机轴承的品质，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的整体结构示意图。

图3是数据采集模块位置示意图。

图4是本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参阅图1，一种基于大数据的纸机轴承监测装置及方法，其特征在于：包括轴承11、数据采集模块12、轴承信息录入模块20、轴承监测模块30、轴承查询模块40、报警模块50、处理模块60、通信模块70、数据库81和云服务器82。所述的轴承11为造纸机的滚动轴承，数据采集模块12用于采集不同型号轴承的工作信号，轴承信息录入模块20用于录入待监测轴承的型号批次、生产厂家、装配及维修记录等信息，轴承监测模块30用于监测轴承在整个生命周期的工作过程并检测否发生故障，报警模块50用于装置检测出轴承即将发生故障或已发生故障时向处理模块60发送报警信息，处理模块60接收到报警信息后向车间工作人员提醒并通过通信模块70上传至云服务器82，数据库81用于记录轴承型号批次、轴承监测数据、报警情况、装配及维修日志等信息，云服务器82用于存储各个数据库81，实时同步监测的轴承工作状态并根据监测结果分析出优质轴承型号批次、生产厂家和维修人员技术水平，轴承查询模块40用于查询各轴承的基本信息、工作状态、监测数据及分析结果，处理模块60用于根据工作人员的不同模块的任务进行相应的处理。

参阅图1和图2，所述的轴承11为造纸机滚动轴承，包括造纸机流浆箱101、成型部102、压榨部103、干燥部104、压光部105和卷纸部106等纸张生产流程中的待测轴承。

参阅图2和图3，所述的数据采集模块12包括安装在轴承座115上的数据采集装置121用于采集轴承11的工作信号，包括振动传感器、光电编码器、温度传感器和数据采集卡。其中采用的振动传感器为加速度传感器用于测量轴承的振动信号，其型号为rvt-120；采用的光电编码器用于测量轴承的瞬时转速信号，其型号为mk80；采用的温度传感器用于测量轴承的工作温度，其型号为ds18b20；采用的数据采集卡用于采集各类传感器数据并将数据传输至处理模块60，其型号为ni9234；成型部102传感器全部选择对应的防水型传感器。

所述的轴承信息录入模块20用于录入待监测轴承11的型号、批次、生产厂家、装配及维修记录、装配人员姓名、维修人员姓名等信息，工作人员确认信息准确无误后上传至云服务器82，并存储在数据库81中。

参阅图2和图3，所述轴承监测模块30用于监测轴承11在整个生命周期的工作过程，根据数据采集模块12采集到的数据判断轴承11是否发生故障，监测的轴承故障包括内圈111故障、外圈114故障、滚动体112故障、保持架113故障四种类型。

所述的轴承查询模块40用于工作人员查询各监测轴承11的基本信息、工作状态、监测数据、故障发生的时间、频率和类型及分析的轴承品质结果和维修人员技术水平。

参阅图2，所述的通信模块70包括设置在工作人员值班室的基站70和造纸机轴承工作台下方的通信节点(701-706)，根据轴承11的规模来决定通信节点(701-706)的数量。

参阅图2，所述的报警模块50包括警报灯和蜂鸣器，用于装置检测出轴承11即将发生故障或已发生故障时向处理模块60发送报警信息。处理模块60接收到报警信息后向车间工作人员提醒对故障轴承进行维修或更换，并通过通信模块70上传至云服务器82。

所述的数据库81包括轴承型号数据库、轴承监测信号数据库、轴承故障情况数据库、用于记录轴承的基本情况、报警情况和维修日志等信息。云服务器82用于存储数据库81，实时同步装置监测的轴承工作状态，避免数据信息更新不及时导致的计划外情况的发生，并根据监测结果分析出优质轴承型号和对应的生产厂家及批次，同时还可以分析出维修人员的技术是否合格。

本系统具体的工作流程图如图4所示。

本装置在使用中具有开机自启动功能，在初始化过程中，由工作人员通过轴承信息录入模块20对待测轴承的型号、批次、生产厂家、装配及维修记录、装配人员姓名、维修人员姓名等基本信息进行录入，工作人员核对无误后即可存储在数据库81中并上传至云服务器82。在造纸机工作过程中，由数据采集模块12实时采集轴承11工作数据，数据采集成功后通过通信模块70将数据传输至轴承监测模块30，由轴承监测模块30对采集到的数据进行检测并判断轴承11是否发生故障。当轴承11发生故障时，报警模块50向处理模块60发送报警信息，警报灯亮、蜂鸣器响，从而提醒工作人员及时维修或更换故障轴承，并将监测情况存储在数据库81中。在造纸机工作过程中，云服务器82可以通过大数据技术实时分析各数据库81存储的数据信息来分析监测轴承的品质和维修人员的技术水平，主要分析以下三种情况：

1)若待测轴承11生产厂家相同、型号相同、批次相同，维修人员不同时，维修人员a在维修过程中将故障轴承维修至正常工作状态，而维修人员b在维修过程中未将故障轴承维修至正常工作状态，则说明维修人员b的技术不足，维修人员a的技术水平高于维修人员b，维修人员b需要提升个人的维修技术水平以满足日常工作需求；

2)若待测轴承11生产厂家相同、型号相同、维修人员相同，批次不同时，维修人员在维修过程中将故障轴承a维修至正常工作状态，而未将故障轴承b维修至正常工作状态，则说明轴承b批次的轴承品质低，轴承a批次的轴承品质优于轴承b批次，推荐购买使用该生产厂家、该型号的a批次轴承；

3)若待测轴承11型号相同、维修人员相同，生产厂家不同时，维修人员在维修过程中将故障轴承a维修至正常工作状态，而未将故障轴承b维修至正常工作状态，则说明轴承b生产厂家的轴承品质低，轴承a生产厂家的轴承品质优于轴承b生产厂家，推荐购买使用该型号的a生产厂家的轴承；

从而分析出推荐使用的优质轴承型号批次、生产厂家和维修人员的技术水平高低，工作人员可通过轴承查询模块40来查询轴承的基本信息、工作状态、监测数据及分析结果等信息，来及时了解和反馈轴承的品质和维修人员的技术水平。