本實用新型涉及微納傳感監(jiān)測領域，具體涉及一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

目前，比較典型的重型旋轉類采煤機械工作狀態(tài)監(jiān)測方式主要有：

(1)離線定期監(jiān)測方式；(2)在線檢測離線分析監(jiān)測方式；(3)自動在線監(jiān)測方式。離線定期監(jiān)測只能是在某一特定時間對設備進行安全檢測，沒有時效性，同時設備檢測會導致暫時的停產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失；在線監(jiān)測離線分析解決了離線定期檢測耽誤工時的弊端，但時效性仍未得到改善，極易因故障判斷延時造成設備事故，存在安全隱患；自動在線監(jiān)測方式解決了以上兩種監(jiān)測方式的弊端，是當下煤礦機械在線狀態(tài)監(jiān)測技術研究的熱點，但由于現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)普遍采用電池供電，其體積大、能源供給受限、信號采集提取困難等核心問題難以解決，致使該方向研究進展緩慢。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供了一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的持續(xù)運行主要依靠系統(tǒng)自身采集機械產(chǎn)生的振動能量，解決了旋轉類重型采煤機械對傳感測試系統(tǒng)小型化、無外接引線、高可靠性的技術要求。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為：

一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)，包括通過無線通信協(xié)議連接的上位機接收端和信號采集端，所述上位機接收端由電腦和Zigbee信號接收單元組成，所述信號采集端包括振動能量采集部分、系統(tǒng)電路部分以及殼體部分，所述的振動能量采集部分包括壓電單元、磁電單元和摩擦單元，壓電單元固結于能量采集倉上壁，摩擦單元固結于能量采集倉下壁，磁電單元懸浮于能量采集倉倉體中心，所述系統(tǒng)電路部分包括電路板卡槽、射頻電路、主控電路、能量采集電路和電池腔，能量采集電路將振動能量采集部分所輸出的不穩(wěn)定電能轉化為穩(wěn)定的電量輸出，能量采集電路和鋰離子電池共同構成了電能存儲和供給單元，負責為射頻電路、主控電路的運行供電；主控電路負責采集電池電量數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)以及環(huán)境振動數(shù)據(jù)，同時主控電路控制系統(tǒng)邏輯和與射頻電路的數(shù)據(jù)通信；射頻電路負責將主控電路傳輸過來的數(shù)據(jù)信息轉化為無線信號發(fā)送給上位機接收端，上位機接收端接收信號無線信號并將之顯示出來；電池腔固結于能量采集倉殼頂，射頻電路、主控電路和能量采集電路分別固結在電路板卡槽的上中下三層；所述殼體部分包括殼蓋和外殼；外殼為金屬桶裝結構，外殼內壁上有凹槽，能量采集倉和電路板卡槽通過外壁上的凸起輪廓嵌入外殼內壁上的凹槽內，進而固定在殼體內，殼蓋通過螺紋結構與外殼固結。

作為優(yōu)選，所述殼蓋為有機樹脂材質。

作為優(yōu)選，所述殼蓋上開有六角形射頻天窗。

作為優(yōu)選，所述電池腔中安放一塊鋰離子電池。

作為優(yōu)選，所述能量采集電路包括電池、LTC3331能源管理芯片及其外圍電路。

作為優(yōu)選，所述的主控電路包括基于MAX17043芯片的電池電量監(jiān)測電路、基于DS18B20芯片的測溫電路、基于ADXL345的加速度傳感電路和主控芯片MSP430F5438A。

作為優(yōu)選，所述射頻電路包括CC2530射頻芯片及其外圍電路。

作為優(yōu)選，所述無線通信協(xié)議采用Zigbee通信協(xié)議。

本實用新型具有以下有益效果：

可以實現(xiàn)對旋轉類重型采煤機械在線狀態(tài)監(jiān)測，集成獨立能源供給技術和無線數(shù)據(jù)收發(fā)技術，可以免去工業(yè)現(xiàn)場布線的步驟、安裝更加靈活、監(jiān)控更加方便，進一步實現(xiàn)由“事后維修”到“預知維修”的轉變，避免意外停機及惡性事故的發(fā)生，對于提高設備的可靠性、經(jīng)濟性、利用率以及降低生產(chǎn)成本具有重要的科學意義和應用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2為本實用新型實施例一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)中信號采集端的結構示意圖。

圖3為圖2的分解圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種煤機裝備無線無源監(jiān)測系統(tǒng)，包括通過無線通信協(xié)議連接的上位機接收端和信號采集端，所述上位機接收端由電腦和Zigbee信號接收單元組成。

如圖2-圖3所示，信號采集端包括振動能量采集部分、系統(tǒng)電路部分和殼體部分，所述的振動能量采集部分包括壓電單元8、磁電單元9、摩擦單元10；壓電單元8固結于能量采集倉6上壁，摩擦單元10固結于能量采集倉6下壁，磁電單元9懸浮于能量采集倉6倉體中心。當系統(tǒng)處于振動環(huán)境中時，磁電單元9會在能量采集倉6中上下震蕩，磁電單元9在震蕩同時會與壓電單元8和摩擦單元10產(chǎn)生碰撞及摩擦。隨后，磁電單元9會產(chǎn)生磁電能量輸出，壓電單元8會產(chǎn)生壓電能量輸出，摩擦單元10會產(chǎn)生摩擦電能量輸出。輸出能量通過引線上傳至能量采集電路。

所述系統(tǒng)電路部分包括：電路板卡槽2、射頻電路3、主控電路4、能量采集電路5、電池腔7；電池腔7固結于能量采集倉6殼頂，射頻電路3、主控電路4和能量采集電路5分別固結與電路板卡槽2的上中下三層。電池腔7中安放一塊鋰離子電池；當系統(tǒng)在振動環(huán)境中時，能量采集電路5將振動能量采集部分所輸出的不穩(wěn)定電能轉化為穩(wěn)定的電量輸出，能量采集電路5和鋰離子電池共同構成了電能存儲和供給單元，負責為射頻電路3、主控電路4的運行供電；主控電路4負責采集電池電量數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)以及環(huán)境振動數(shù)據(jù)，同時主控電路4控制系統(tǒng)邏輯和與射頻電路3的數(shù)據(jù)通信；射頻電路3負責將主控電路4傳輸過來的數(shù)據(jù)信息轉化為無線信號發(fā)送給上位機接收端。

所述殼體部分包括：殼蓋1、外殼11；外殼11為金屬桶裝結構，外殼11內壁上有凹槽，能量采集倉6和電路板卡槽2通過外壁上的凸起輪廓嵌入外殼11內壁上的凹槽，進而固定在殼體內；殼蓋1為有機樹脂材質，殼蓋1通過螺紋結構與外殼11固結，殼蓋1上開有六角形射頻天窗，以減小完全封裝結構對射頻信號的阻礙作用。

所述能量采集電路包括電池、LTC3331能源管理芯片及其外圍電路。

所述的主控電路包括基于MAX17043芯片的電池電量監(jiān)測電路、基于DS18B20芯片的測溫電路、基于ADXL345的加速度傳感電路和主控芯片MSP430F5438A。

所述射頻電路包括CC2530射頻芯片及其外圍電路。

所述無線通信協(xié)議采用Zigbee通信協(xié)議。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。