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鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置制造方法

文檔序號(hào):32553閱讀:276來源:國(guó)知局
專利名稱:鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,包括:設(shè)置在鋼絲繩上的至少一個(gè)探傷傳感器,其中,每個(gè)鋼絲繩上設(shè)置一個(gè)探傷傳感器;與至少一個(gè)探傷傳感器相連,用于采集至少一個(gè)探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)的采集裝置;與采集模塊相連的處理器,處理器對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,得到輸出信號(hào)。本實(shí)用新型的裝置能夠?qū)崟r(shí)、有效地對(duì)鋼絲繩的損傷程度進(jìn)行判斷,具有效率高、準(zhǔn)確度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦安全檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦主、副井提升系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的“咽喉”,鋼絲繩是煤礦主、副井提升系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。鋼絲繩長(zhǎng)期使用會(huì)因疲勞、環(huán)境潮濕等原因出現(xiàn)“斷絲”、“磨損”、“銹蝕”等現(xiàn)象,因而存在安全隱患。為避免鋼絲繩斷繩事故的發(fā)生,國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者曾經(jīng)研宄了一系列鋼絲繩損傷自動(dòng)檢測(cè)手段,其中只有電磁檢測(cè)法得到了實(shí)踐和推廣,是公認(rèn)的相對(duì)可靠的檢測(cè)方法,但還存在不足,其僅作為人工手摸的補(bǔ)充檢測(cè)方法。煤礦提升鋼絲繩的檢測(cè)目前仍然是一個(gè)世界性難題,這其中的重要原因之一是缺乏實(shí)用可靠的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置。
[0003]目前的鋼絲繩信號(hào)預(yù)處理裝置通常只針對(duì)單個(gè)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行處理,且信號(hào)調(diào)理方法簡(jiǎn)單,僅包括信號(hào)的整形、放大、低通濾波等環(huán)節(jié)。部分鋼絲繩在線檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)預(yù)處理采用了小波濾波方法,但該環(huán)節(jié)主要在上位機(jī)完成,增加了上位機(jī)的運(yùn)算量,無法保證鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)在上位機(jī)的實(shí)時(shí)識(shí)別、顯示與報(bào)警,且小波濾波方法主要對(duì)高頻噪聲進(jìn)行濾除,煤礦提升鋼絲繩檢測(cè)過程中,受運(yùn)行速度和張力的影響,鋼絲繩會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)使檢測(cè)信號(hào)發(fā)生漂移,小波濾波方法對(duì)隨速度變化的低頻漂移信號(hào)并不敏感且計(jì)算量大,常常不能夠及時(shí)濾除,而對(duì)后續(xù)信號(hào)的定量識(shí)別產(chǎn)生影響,從而產(chǎn)生判斷誤差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此,本實(shí)用新型的目的在于提供一種鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,該裝置能夠?qū)崟r(shí)、有效地對(duì)鋼絲繩的損傷程度進(jìn)行判斷,具有效率高、準(zhǔn)確度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提出了一種鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,包括:設(shè)置在鋼絲繩上的至少一個(gè)探傷傳感器,其中,每個(gè)鋼絲繩上設(shè)置一個(gè)探傷傳感器;與所述至少一個(gè)探傷傳感器相連,用于采集所述至少一個(gè)探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)的采集裝置;與所述采集模塊相連的處理器,所述處理器對(duì)所述檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,得到輸出信號(hào)。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,通過處理器對(duì)探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,以對(duì)檢測(cè)信號(hào)中的多種干擾信號(hào)進(jìn)行有效抑制,從而輸出穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高的信號(hào)。進(jìn)而,該裝置能夠?qū)崟r(shí)、有效地對(duì)鋼絲繩的損傷程度進(jìn)行判斷,具有效率高、準(zhǔn)確度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]另外,根據(jù)本實(shí)用新型上述的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]在一些示例中,所述處理器由FPGA、ARM和DSP組成。
[0010]在一些示例中,所述探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)包括:16路或32路的電壓信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、LonWorks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。[0011 ] 在一些示例中,所述采集裝置包括24位AD轉(zhuǎn)換芯片,用于實(shí)現(xiàn)16路或32路的電壓信號(hào)的并行采集。
[0012]在一些示例中,其中,所述處理器的輸出信號(hào)包括:RS232信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、Lonfforks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。
[0013]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

【附圖說明】

[0014]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
[0015]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖;
[0016]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)的預(yù)處理方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本實(shí)用新型,而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0019]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置。
[0020]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示,該裝置100包括至少一個(gè)探傷傳感器110、采集裝置120和處理器130。
[0021]其中,至少一個(gè)探傷傳感器110設(shè)置在提升鋼絲繩上,并且,每個(gè)鋼絲繩上設(shè)置一個(gè)探傷傳感器110。
[0022]采集裝置120與至少一個(gè)探傷傳感器110相連,用于采集至少一個(gè)探傷傳感器110的檢測(cè)信號(hào)。也就是說,如果至少一個(gè)探傷傳感器110為多個(gè),則可同時(shí)對(duì)多根煤礦提升鋼絲繩上的多路探傷傳感器110的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集,提高了采集效率。
[0023]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,探傷傳感器120的檢測(cè)信號(hào)例如包括:16路或32路的電壓信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、Lonfforks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。也就是說,采集裝置120支持不同廠家生產(chǎn)的探傷傳感器輸出的多種形式的檢測(cè)信號(hào),應(yīng)用范圍廣,可擴(kuò)展性強(qiáng)。
[0024]進(jìn)一步地,在一些示例中,如圖2所示,采集裝置120例如包括24位AD轉(zhuǎn)換芯片,用于實(shí)現(xiàn)16路或32路的電壓信號(hào)的并行采集。其中,最小信號(hào)例如可采集到10uV以下的微弱電壓信號(hào),也即,采集精度高。
[0025]處理器130與采集裝置120相連,用于對(duì)采集裝置120采集的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,得到輸出信號(hào)。
[0026]在一些示例中,如圖2所示,處理器130例如由FPGA、ARM和DSP組成硬件結(jié)構(gòu)。更為具體地,處理器內(nèi)嵌入uc/osll實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)保證運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。具體而言,如圖2所示,ARM+DSP芯片內(nèi)采用離散數(shù)字形態(tài)變換和快速小波變換相結(jié)合的算法,對(duì)在線檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波處理。該算法通過開閉、閉開運(yùn)算和自適應(yīng)處理方法,構(gòu)建自適應(yīng)加權(quán)組合濾波器對(duì)隨速度變化的鋼絲繩在線檢測(cè)的低頻漂移信號(hào)、低頻繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)、工頻干擾信號(hào)進(jìn)行抑制。在上述處理基礎(chǔ)上,通過小波分解與重構(gòu)方法對(duì)檢測(cè)信號(hào)中的高頻噪聲、繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行抑制。最終對(duì)鋼絲繩在線運(yùn)行時(shí)因晃動(dòng)產(chǎn)生的漂移信號(hào),以及繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)、工頻干擾信號(hào)、高頻噪聲等多種干擾,尤其是隨速度變化的低頻漂移信號(hào)、繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)、工頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效抑制,從而使檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性提高,進(jìn)而使得判斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0027]在一些示例中,處理器130的輸出信號(hào)也可采用多種形式,便于與不同廠家生產(chǎn)的基于PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)的信號(hào)定量識(shí)別平臺(tái)接口。具體地,如圖2所示,處理器130的輸出信號(hào)包括RS232信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、Lonfforks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。
[0028]作為一個(gè)具體示例,如圖3所示,鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)的預(yù)處理方法包括以下步驟:
[0029]步驟S301,采集鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)。
[0030]步驟S302,根據(jù)在線檢測(cè)信號(hào)通過離散數(shù)字形態(tài)變換抑制隨速度變化的低頻漂移信號(hào)、低頻繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)和工頻干擾信號(hào),其中,離散數(shù)字形態(tài)變換通過自適應(yīng)加權(quán)組合的開、閉形態(tài)濾波器實(shí)現(xiàn)抑制。
[0031]步驟S303,通過小波變換第一層分解抑制高頻噪聲和繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)。
[0032]步驟S304,對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)一步通過離散數(shù)字形態(tài)變換抑制隨速度變化的低頻漂移信號(hào)、低頻繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)和工頻干擾信號(hào)。
[0033]步驟S305,通過小波變換第二層分解抑制高頻噪聲和繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)。
[0034]步驟S306,對(duì)處理后的信號(hào)繼續(xù)進(jìn)一步通過離散數(shù)字形態(tài)變換抑制隨速度變化的低頻漂移信號(hào)、低頻繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)和工頻干擾信號(hào)。
[0035]需要說明的是,如圖3所示,本實(shí)用新型上述實(shí)施例的中間處理步驟與上述步驟類似,為了減少冗余,此處不再贅述。
[0036]步驟S307,通過小波變換第六層分解抑制高頻噪聲和繩股漏磁場(chǎng)信號(hào)。
[0037]綜上,根據(jù)本實(shí)用新型的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,通過處理器對(duì)探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,以對(duì)檢測(cè)信號(hào)中的多種干擾信號(hào)進(jìn)行有效抑制,從而輸出穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高的信號(hào)。進(jìn)而,該裝置能夠?qū)崟r(shí)、有效地對(duì)鋼絲繩的損傷程度進(jìn)行判斷,具有效率高、準(zhǔn)確度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0038]在本實(shí)用新型的描述中,需要理解的是,術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0039]此外,術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中,“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè),例如兩個(gè),三個(gè)等,除非另有明確具體的限定。
[0040]在本實(shí)用新型中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體;可以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系,除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0041]在本實(shí)用新型中,除非另有明確的規(guī)定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0042]在本說明書的描述中,參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外,在不相互矛盾的情況下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0043]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是示例性的,不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,其特征在于,包括: 設(shè)置在鋼絲繩上的至少一個(gè)探傷傳感器,其中,每個(gè)鋼絲繩上設(shè)置一個(gè)探傷傳感器;與所述至少一個(gè)探傷傳感器相連,用于采集所述至少一個(gè)探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)的采集裝置;以及 與所述采集裝置相連的處理器,所述處理器對(duì)所述檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理,得到輸出信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,其特征在于,所述處理器由FPGA、ARM和DSP組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,其特征在于,其中,所述探傷傳感器的檢測(cè)信號(hào)包括:16路或32路的電壓信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、LonWorks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,其特征在于,所述采集裝置包括24位AD轉(zhuǎn)換芯片,用于實(shí)現(xiàn)16路或32路的電壓信號(hào)的并行采集。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼絲繩在線檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理裝置,其特征在于,其中,所述處理器的輸出信號(hào)包括:RS232信號(hào)、CAN總線信號(hào)、RS-485信號(hào)、Lonfforks總線信號(hào)、無線WiFi信號(hào)、無線Zigbee信號(hào)和藍(lán)牙信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N27-83GK204302225SQ201420734275
【發(fā)明者】田劼, 王紅堯, 孟國(guó)營(yíng), 周俊瑩, 吳淼, 薛光輝, 張晞, 李國(guó)華 [申請(qǐng)人]中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
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