一种碾石机监控装置及基于该监控装置的智能监控系统的制作方法

本实用新型涉及碾石机控制技术领域，特别是涉及一种碾石机智能监控系统。

背景技术：

碾石机作为大型工业设备，广泛用于矿业，冶金，化工等行业。以碾碎石英石的碾石机为例说明其工作原理：电机带动转子作高速旋转，物料均匀的进入破碎机腔中，高速回转的锤头挤压、冲击、剪切撕裂物料致物料被破碎，同时，物料自身的重力作用使物料从高速旋转的锤头冲向架体内挡板、筛条，在转子下部，设有筛板、粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的物料阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨。

轴承是碾石机的关键部件，电动机的动力通过轴承传递给锤头，锤头挤压，冲击石英石，使其破碎。碾石机的轴承担负机器的全部负荷，所以良好的润滑对轴承寿命有很大关系，直接影响到机器的使用寿命和运转率，因而要求实时的注入润滑油，主要注油处：转动轴承、轧辊轴承和所有的齿轮活动轴承。

此外，碾石机的转速也是企业非常关注的问题，转速过快容易产生安全事故，转速过慢，又影响生产效率，所以设定安全合适的转速值可以有效的提高生产效率，提高企业盈利能力。

众所周知，大型工业设备都比较耗电，石英石碾石机的动力来自于三项电机，电机功率很大，每个生产车间又同时工作着几十台甚至上百台这样的设备，所以实时监测每台碾石机的耗电量对于企业合理安排生产计划有重要的意义。

传统的碾石机运行状态监控主要靠人力，工人每隔一段时间要去检查每台碾石机的油壶是否有油，转速是否正常，运行状态是否正常等，如果只有两三台碾石机，少量的工人还可以应付，但是大规模生产现场，一般都有几十甚至上百台机器设备，每一台设备都需要工人定时去检查维护，这样的工作方式不仅费时费力，而且机器运行期间，工人去对机器检查维护，还有可能发生安全事故，造成不可估量的损失。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种碾石机智能监控系统，解决现有技术中主要依靠人力对油壶是否有油、转速是否正常、电机运行状态是否正常进行监控的问题。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种碾石机监控装置，其特征在于，包括设置于碾石机油箱内的油位传感器、设置于碾石机轴承上的转速传感器、以及检测碾石机电机功率的功率信号检测装置；所述油位传感器的信号输出端与处理单元的油位信号输入端相连，所述转速传感器的转速信号输出端与处理单元的转速信号输入端相连，所述功率检测装置的信号输出端与处理单元的功率信号输入端相连；所述碾石机监控装置还包括电源管理模块和无线传输模块，所述电源管理模块用于提供多种电压级别的电力，所述处理单元与无线传输模块相连，通过无线传输模块与控制平台双向信息交互。

本实用新型的碾石机智能监控系统对碾石机的油位，耗电，转速等进行监控。提高生产效率，节约生产成本，提高企业盈利能力。该方案通过部署在碾石机周围的传感器感知到碾石机各状态信息，利用无线通信技术将感知到的状态信息发送到控制平台，平台对发送来的信息进行存储，显示，报警。实现了碾石机的无人值守以及智能生产，有效的提高了生产效率，降低了企业生产成本，提高了企业竞争力。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括信号输入电路，所述油位传感器、转速传感器和以及功率信号检测装置的输出端通过信号输入电路与处理单元连接；所述信号输入电路包括三相异步电机功率检测电路、转速检测电路和油位检测电路，所述三相异步电机功率检测电路的输入端与三相异步电机的电流入端相连，所述三相异步电机功率检测电路的输出端与处理单元的相应端口连接，所述油位检测电路的输入端与油位传感器的输出端相连，所述油位检测电路的输出端与处理单元的油位信号输入端口相连，所述转速检测电路的输入端与转速传感器的输出端相连，所述转速检测电路的输出端与处理单元的转速信号输入端口相连。

通过信号输入电路，实现油位，转速和功率的检测。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述无线传输模块为2G无线传输模块或者WIFI无线传输模块；所述2G无线传输模块的2线串口输入/出端与处理单元的2线串口输出/入端相连，2G无线传输模块的8线串口输入/出端与处理单元的8线串口输出/入端相连，2G无线传输模块的指示灯接口与指示灯的控制端相连；所述WIFI无线传输模块的信号输入/出端与处理单元的WIFI信号输出/入端相连，WIFI无线传输模块的数据传输端口与数据传输接口相连。通过无线供电模块实现与控制平台的信息交互。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述电源管理模块包括12V电源、3.3V电源、3.8V电源、5V电源之一或其任意组合。保证碾石机监控装置的顺利工作。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述转速传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器安装于轴承附近的处于静止状态的部位，在轴承上装设有可随轴承同步旋转的且与霍尔传感器对应的磁条。从而实现准确地测量轴承转速。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述功率检测装置的电流采样输入端分别与电机的供电端相连。从而准确获得电机的功率。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述碾石机监控装置还包括存储单元，所述存储单元与处理单元双向连接。对监测结果存储便于后续查看。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述碾石机监控装置还包括LED指示灯，所述LED指示灯的控制端与处理单元的LED指示灯控制端连接，所述LED指示灯的供电端与电源管理模块相连。利用LED指示灯实现碾石机工作状态的显示。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述碾石机监控装置还包括RTC晶振电路，所述RTC晶振电路的输出端与处理单元的休眠控制端口相连。使碾石机监控装置周期性的工作与休眠，提高了寿命、降低了功耗。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种碾石机智能监控系统，其包括多台本发明的碾石机监控装置，所有碾石机监控装置均通过无线传输模块与控制平台连接，控制平台与显示装置和/或报警装置相连。

该方案通过部署在碾石机周围的传感器感知到碾石机各状态信息，利用无线通信技术将感知到的状态信息发送到控制平台，平台对发送来的信息进行存储，显示，报警。实现了碾石机的无人值守以及智能生产，有效的提高了生产效率，降低了企业生产成本，提高了企业竞争力。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型碾石机监控装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种优选实施方式中处理单元的电路图；

图3是本实用新型一种优选实施方式中2G无线传输模块的电路图；

图4是本实用新型一种优选实施方式中WIFI无线传输模块的电路图；

图5是本实用新型一种优选实施方式中12V电源的电路图；

图6是本实用新型一种优选实施方式中3.3V电源的电路图；

图7是本实用新型一种优选实施方式中三相异步电机功率检测电路；

图8是本实用新型一种优选实施方式中的油位检测电路；

图9是本实用新型一种优选实施方式中的转速检测电路；

图10是本实用新型碾石机智能监控系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种碾石机监控装置，其包括设置于碾石机油箱内的油位传感器、设置于碾石机轴承上的转速传感器、以及检测碾石机电机功率的功率信号检测装置。油位传感器的信号输出端与处理单元的油位信号输入端相连，所述转速传感器的转速信号输出端与处理单元的转速信号输入端相连，所述功率检测装置的信号输出端与处理单元(如图2所示)的功率信号输入端相连。碾石机监控装置还包括电源管理模块和无线传输模块，所述电源管理模块用于提供多种电压级别的电力，所述处理单元与无线传输模块相连，通过无线传输模块与控制平台双向信息交互。

无线传输模块为2G无线传输模块或者WIFI无线传输模块。本实用新型采用2G网络或者WIFI进行数据的传输，2G采用华为MG301模块，可支持四频GSM850/900/1800/1900MHz，最大下行传输速率85.6kbps，上行42.8kbps，最大发射功率低频2W，高频1W。WIFI采用Hi-Link公司的HLK-RM04模块，该模块通过FCC，CE认证，支持无线标准：IEEE 802.11n、IEEE 802.11g、IEEE802.11b，无线传输速率11n：最高可达150Mbps，11g：最高可达54Mbps，11b：最高可达11Mbps，频率范围2.4-2.4835Ghz。功耗50110mA@12V。

如图3所示，2G无线传输模块的2线串口输入/出端UARTO_RD、UARTO_TD与处理单元的2线串口输出/入端UART4_RX_3G_TX0、UART4_RX_3G_RX0相连，2G无线传输模块的8线串口输入/出端UART1_RD、UART1_TD与处理单元的8线串口输出/入端UART4_RX_3G_TX1、UART4_RX_3G_RX1相连，2G无线传输模块的指示灯接口LED_STATUS与指示灯的控制端相连；

如图4所示，WIFI无线传输模块的信号输入/出端UARX_RX、UARX_TX与处理单元的WIFI信号输出/入端USART2_RX_WIFI_TX、USART2_TX_WIFI_RX相连，WIFI无线传输模块的数据传输端口Rm04_GPIO0-Rm04_GPIO5与数据传输接口相连。

在本实施方式中，电源管理模块包括12V电源、3.3V电源、3.8V电源、5V电源之一或其任意组合。图5是本实用新型一种优选实施方式中12V电源的电路图，图6是本实用新型一种优选实施方式中3.3V电源的电路图，如果将R45替换为37.5K或47.9K，则图6即是输出3.8V或5V电源。

如图7-9所示，在本实施方式中，还包括信号输入电路，油位传感器、转速传感器和以及功率信号检测装置的输出端通过信号输入电路与处理单元连接。信号输入电路包括三相异步电机功率检测电路、转速检测电路和油位检测电路。在本实施方式中，功率检测装置采用现有三相电电流传感器，具体连接方法采用现有的方法，三相电电流传感器检测三相异步电机每一相的电流信号，三相异步电机功率检测电路的输入端SENA1、SENA、SENB1、SENB、SENC1、SENC分别与三相电电流传感器的相应相位的电流输出端相连，例如SENA1、SENA输出A相的电流检测信号。三相异步电机功率检测电路的输出端与处理单元的相应端口连接，所述油位检测电路的输入端ALARM IN1oil与油位传感器的输出端相连，所述油位检测电路的输出端与处理单元的油位信号输入端口PA5_Oil_Check相连，所述转速检测电路的输入端ALARM IN1HUOER与转速传感器的输出端相连，所述转速检测电路的输出端与处理单元的转速信号输入端口PB8_HUOER相连。

在本实施方式中，在本实施方式中，所述转速传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器安装于轴承附近的处于静止状态的部位(例如轴承套筒内或者轴承周围一定范围内的碾石机机架上)，在轴承上装设有可随轴承同步旋转的且与霍尔传感器对应的磁条，具体可采用现有的霍尔传感器。在本实施方式中，油位传感器为现有的油位传感器，具体可设置于邮箱中，例如采用CR-606系列电容式油位传感器。

碾石机监控装置还包括存储单元，所述存储单元与处理单元双向连接。存储单元采用的型号可以为AT24C256N，具体连接关系采用本领域通用的连接方式。

本实用新型还提供了一种碾石机智能监控系统，如图1所示，其包括多台碾石机监控装置，所有碾石机监控装置均通过无线传输模块与控制平台连接，控制平台与显示装置和/或报警装置相连。碾石机监控装置负责碾石机各项状态的采集和传输，控制平台负责对碾石机监控装置传送过来的状态信息进行判断(油位是否高于阈值，转速、功率是否在阈值范围内，具体的阈值范围可根据具体情况确定)，并将结果显示并对超出阈值的情况进行报警，具体报警装置可采用现有的声光报警装置。

在本实施方式中，三相异步电机功率检测电路的电流采样输入端分别与电机的供电端相连。采集到的电流信号经处理单元内部12位ADC转换，得到其数字信号。利用现有的方法得到功率值后传输给控制平台，控制平台通过显示装置显示，控制平台也可通过并短信通知相关人员。

油位信号通过油位传感器进行采集并传输至处理单元，若超出或低于阈值则无线传输模块发送此时异常数据到控制平台，控制平台显示并可以发送短信到管理人员手机。

在本实施方式中，碾石机监控装置还可以包括LED指示灯，LED指示灯的控制端与处理单元的LED指示灯控制端连接，LED指示灯的供电端与电源管理模块相连。存储单元采用EEPROM存储模块，EEPROM存储模块可存储设备编号、最近十条记录值等基本信息。通过LED指示灯电路，可以直观的观察到设备目前的状态，例如灯亮为设备正常，灯灭为设备停止，等闪烁为设备运行出现异常。

在本实施方式中，采用2G网络或者WIFI进行数据的传输，2G采用华为MG301模块，WIFI采用Hi-Link公司的HLK-RM04模块，EEPROM采用256KB的AT24C256N,电源管理模块为AOZ1013AI，AOZ1013AI或UA78L05ACPK，处理单元内的晶振为32.768KHz/2*6/5PPM。在本实施方式中，电源管理模块、LED状态指示灯使用常用GPIO接口；EEPROM存储模块使用IIC通信接口；2G模块使用USART通信接口、GPIO控制接口。

在本实施方式中，碾石机监控装置还包括RTC晶振电路，所述RTC晶振电路的输出端与处理单元的休眠控制端口相连。优选的RTC晶振为8MHz/49S。使碾石机监控装置周期性的工作与休眠，提高了寿命、降低了功耗。

碾石机监控装置的传感器采集到信息后，传输给处理单元，处理单元通过2G或者WIFI进行传输至控制平台。控制平台到信息对信息解析(解析方法采用现有技术)、存储、显示。用户可以通过手机，电脑登陆服务器对碾石机的运行状态进行查看。

本实用新型对碾石机的油位，耗电，转速等进行监控。提高生产效率，节约生产成本，提高企业盈利能力。该方案通过部署在碾石机周围的传感器感知到碾石机各状态信息，利用GPRS无线通信技术将感知到的状态信息发送到控制平台，平台对发送来的信息进行存储，显示，报警。整个过程实现了对异常事件的智能判断并执行预定义的联动响应，实现了碾石机的无人值守以及智能生产，有效的提高了生产效率，降低了企业生产成本，提高了企业竞争力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。