煤礦鑽機性能綜合測試系統的製作方法

2023-07-21 08:17:11 2

專利名稱：：煤礦鑽機性能綜合測試系統的製作方法
技術領域：
：本發明屬於鑽機生產與測試領域，特別涉及一種煤礦鑽機性能綜合測試系統。
背景技術：
：煤礦鑽機是煤炭安全生產的必需設備，品種多、產量大、用戶廣。國內企事業單位在煤礦鑽機的研發、生產和使用中需要對鑽機的給進力、錨固力、水壓力、鑽機推進行程、鑽機推進速度、扭矩、轉速等27個性能參數進行檢測，現階段國內在煤礦鑽機性能綜合測試方面的計算機自動化應用還非常有限，還沒有成套的煤礦鑽機性能綜合測試系統，現有檢測方法需要使用22個、13類檢測儀器進行分散測試，檢測結果基本為手工記錄，少數記錄在各自檢測設備的專用軟體中。在進行檢測時，需要多名技術工人才能一次性測定鑽機在同一工況下的27項性能參數，這樣做不但費時費力，而且時間的同步性較差，容易出現差錯，更不利於後期的數據處理與分析。現在國內外市場上還沒有出現成套的商業化礦用鑽機檢測系統產品。國內的鑽機生產企業目前都是採取送檢的方式確定鑽機性能，具體的檢測由各地具有資質的礦用設備檢測檢驗中心完成，例如重慶飛爾達機械公司一直都是將生產出的鑽機送到國家安全生產重慶礦用設備檢測檢驗中心(法人單位煤炭科學研究總院重慶分究院)進行檢測，這樣使得生產周期變長，運輸費用增加。而礦用設備檢測中心也並沒有成套的鑽機檢測系統，他們採用的仍然是以人工為主的檢測方式，也就是前面提到的多名技術人員進行協同工作以達到記錄鑽機在同一工況條件下的性能參數的目的。這樣做很明顯效率較低，並且容易出現差錯。在性能綜合測試設備中，也有部分傳感器配套提供了數據採集軟體，但這些軟體很明顯只是提供一些通用功能，而不是為鑽機檢測而專門設計。而且由於不同的軟體採取了不同的採集方式，導致了上位機配置的混亂。例如Anthone智能儀表配套有DCS集散控制系統，該系統採用串行通信方式；而JW2A則採用專用的CB2000卡式扭矩儀(ISA接口)；另一款傳感器愛華AWA5633則使用PCI接口的採集卡。我們目前想要找到一臺擁有這麼多接口的計算機都是一件不容易的事情，更不用說使用這些已有的軟體來進行檢測了。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術的不足，提供一套煤礦鑽機性能綜合測試系統，提高鑽機性能測試的準確度和工作效率，並且為鑽機性能分析提供良好的數據支撐。本發明所涉及的煤礦鑽機性能綜合測試系統，包括一套計算機、專項檢測儀器和通信線路，計算機安裝有專用的煤礦鑽機性能綜合測試軟體，並安裝2.0及其以上版本的.NETFramework;專項檢測儀器包括HC系列測控儀、HSDZC電能測試儀、JW2A扭矩儀及檢測環境溫度、馬達溫度、泵溫度、油溫、冷卻水流量、馬達進油流量、馬達回油流量、馬達油壓、小泵油壓、推進油壓、泵站噪音、操縱臺噪音、馬達噪音、水壓、環境溼度、位移、位移速度等參數的各種傳感器；傳感器產生的模擬信號由LU-902MR進行轉換；計算機通過多串口卡與多個數據採集設備相連接，多串口卡通過跳線與配線架連接，配線架通過線纜連接到檢測室的不同位置並設置轉接插座，與傳感設備相對應的模數轉換及串行通信設備通過跳線與轉接插座進行連接。計算機中安裝的專用的煤礦鑽機性能綜合測試軟體包括權限管理、鑽機檢測、系統配置三個功能模塊，所述權限管理模塊包括部門管理、角色管理、用戶管理、操作日誌查詢；所述鑽機檢測模塊包括實時採集數據、記錄當前值、保存數據記錄、查詢歷史數據、生成和列印報、生成數據曲線；所述系統配置模塊包括資料庫連接設置、資料庫備份、通信接口設置、報警點設置、偏移量設置、報表表頭設置。煤礦鑽機性能綜合測試系統中鑽機檢測模塊中實時採集數據是採用多線程同時工作方式，每個線程對應一個設備，可以對不同的設備單獨設置通信容錯機制，可以按需求增加新檢測設備到系統。本發明所涉及的煤礦鑽機性能綜合測試系統，使鑽機檢測效率得到了大大的提高，只要有1到2名技術人員就可以完成檢測，並且記錄準確性得到顯著提高，這樣使得能夠快速、準確對鑽機性能進行檢測，從而工作效率得到了很大的提高。使用本發明之後，減輕了領導和工作人員的工作量，在未使用本系統之前，領導要查閱某臺鑽機的信息，需要到檔案室裡去提取資料。這樣就比較費時費力。使用本系統之後，領導只要具有權限，就能夠隨時隨地的了解某臺鑽機的性能綜合測試信息。本發明的設計充分考慮到了檢測環境對設備數據傳輸的影響，在收到數據後，程序進行了校驗檢查，以過濾掉由於傳輸而出錯的數據。本發明易於擴展，在設計時，就考慮到隨著採集設備形式的多樣化，將每個設備設計為一個組件，並且放到一個動態連結庫當中，以後可以根據需要接入其它的檢測設備。圖1為煤礦鑽機性能綜合測試系統硬體結構圖；圖2為煤礦鑽機性能綜合測試軟體架構圖；圖3為煤礦鑽機性能綜合測試系統主界面；圖4為報表列印界面；圖5為生成的綜合測試性能曲線圖；圖6為按照時間進行查詢的界面；圖7為通信接口的設置界面；圖8為報警點和偏移量的設置界面；圖9為報表表頭修改界面；具體實施例方式下面結合附圖對本發明進一步說明如下本發明為通過一套計算機、專項檢測儀器和通信線路結合的煤礦鑽機性能綜合檢測系統，能夠同時檢測煤礦鑽機在同一工況下的各項性能參數，並按要求記錄數據，生成煤礦鑽機性能綜合測試曲線以及測試報表，並能對歷史數據進行後期處理。圖1為煤礦鑽機性能綜合測試系統硬體結構圖，該測試系統的上位機通過多串口4卡與多個數據採集設備相連接，上位機採用Windows2003作業系統，並且要求安裝2.0及其以上版本的.NETFramework。由於整個檢測室中用到的傳感器較多，而且分布在不同的位置，需要使用特別製作的線纜轉接配線架以便於管理，上位機的多串口卡通過跳線與配線架連接，配線架通過線纜連接到檢測室的不同位置並設置轉接插座，與傳感設備相對應的模數轉換及串行通信設備通過跳線與轉接插座進行連接。這裡從設計的角度講，還可以考慮採用RS485總線掛接多個傳感器的方式，但是目前的實際使用的傳感設備多數使用的仍然是RS232的通信接口，所以需要為每個傳感設備單獨設置一條線路。在煤礦鑽機性能綜合測試系統中我們用到了計算機、印表機、多串口卡、傳感器、模數轉換及通信設備，以及連接線纜和轉接插座等硬體設備。在這個系統中我們同時使用用了壓力、溫度、位移、噪聲、流量、扭矩、轉速等類型傳感器，分別測試給進力、錨固力、馬達油壓、小泵油壓、推進油壓、水壓力、鑽機推進行程、鑽機推進速度等27項參數。為了同時與數十個設備通信，我們使用了兩塊ARM816易用經濟型16串口擴展卡，只要在PCI總線的擴展槽插上ARM816多串口卡，所有的設置都能通過軟體來完成，無開關無跳線，更無需調整1/0地址和IRQ。與傳感設備配套的模數轉換及通信設備有HC系列測控儀、HSDZC電能測試儀、JW2A扭矩儀三種類型。而獨立的模數轉換及通信設備主要是LU-902MR，環境溫度、馬達溫度、泵溫度、油溫、冷卻水流量、馬達進油流量、馬達回油流量、馬達油壓、小泵油壓、推進油壓、泵站噪音、操縱臺噪音、馬達噪音、水壓、環境溼度、位移、位移速度等傳感器沒有配備數字接口，這些傳感器產生的模擬信號都是由LU-902MR進行轉換。我們還用LU-902MR代替了部分設備自帶的PCI採集卡，代替了部分老化的串行通信模塊，從而簡化了系統結構、提高了系統的可靠性。圖2為煤礦鑽機性能綜合測試軟體架構圖；該煤礦鑽機性能綜合測試系統可以分為權限管理、鑽機檢測、系統配置三個模塊。權限管理模塊主要是系統管理員，對用戶的權限進行管理，通過此模塊可以增加、刪除、修改部門，可以增加、刪除、修改用戶；可以修改角色的權限，根據不同的用戶類型設置不同的權限。並不是每個用戶都能使用這個模塊的全部功能，普通操作員只擁有讀取數據、記錄數據的權限，當用戶登錄後，會根據用戶的權限來判斷是否能夠使用此模塊的其它功能，若用戶具有該權限的話，就能對選項菜單進行操作，否則菜單項為灰色。鑽機檢測模塊是用戶使用最多的一個模塊，技術人員在進行設備檢測的時候主要就是使用這個模塊中的讀取數據、記錄數據、保存記錄值到資料庫、列印數據報表等功能。在進行通常的檢測時，用戶首先開啟需要檢測的鑽機設備，然後用戶可以開始讀取數據，讓數據顯示到桌面上；技術人員調整鑽機到監測標準規定的狀態後開始記錄數據，記錄的數據是鑽機在某一狀態下的即時數據；記錄好一條之後，技術員再調整鑽機使其進入另一狀態，接著記錄另一條數據。每次測試通常需要記錄20個左右的狀態數據。如果記錄的時候遇到鑽機狀態改變，那麼用戶可以刪除相應數據項。在全部記錄完成後，檢測員可以把數據保存到資料庫，也可以生成報表、生成數據曲線，並且把數據報表列印出來。技術主管還可以查詢和列印歷史數據。煤礦鑽機性能綜合測試系統主界面如圖3所示。數據報表是煤礦鑽機性能綜合測試系統中的重要部分，自動生成數據報表使得鑽機性能綜合測試的效率得到提高。根據客戶的要求，報表除了能夠列印以外還可以導出到Word、Excel等形式，方便檢測數據的傳遞。報表的列印界面如圖4所示。煤礦鑽機性能綜合測試系統能夠自動生成與馬達壓力、輸入功率、推進油壓相關的數據曲線。由於數據點較少，生成數據曲線是該項目開發中較為困難的工作之一，如果進行點和點的直接連接或者使用2次方程進行曲線擬合都不能達到所需的效果。經過不斷實踐和改進，我們最後使用3次方程對數據曲線進行擬合，達到了較好的效果。最終生成的曲線如圖5所示。煤礦鑽機性能綜合測試數據存儲到數據後可以隨時提供給技術主管查詢，為了方便用戶，我們使用了樹形菜單，並且提供了多種查詢方式。用戶可以按照檢測時間進行查詢，也可以按照檢測的設備類型或者檢測人員進行查詢。圖6給出了按照時間進行查詢的界面。鑽機性能測試系統中的檢測設備使用RS232接口與計算機進行通信，如果計算機使用的接口出現故障將影響正常的測試工作，讓用戶自己可以設置設備對應的接口對減輕維護工作起著很大的作用。此外，讓用戶可以自己設置接口也增強了系統的通用性。因為接口的設置與性能綜合測試數據無關，我們所以沒有將其存入資料庫，而是使用了一個XML文件作為接口的配置文件。通信接口的設置界面如圖7所示。每個接口只能對應一個設備，如果用戶選擇了重複的接口，在點擊保存配置的時候，系統將會給出警示信息。報警點和偏移量的設置如圖8所示。檢測設備的報警點包括上限和下限，設置報警點是為了有效地提醒檢測人員現在設備所處的工作狀況，避免危險的發生。當傳感器測試得到的數據低於下限或者高於上限時，系統會在屏幕上以醒目的閃爍提示，並且會附帶有聲音報警(因為在實際環境中噪音較大，所以聲音報警的作用不大)。偏移量的設置在性能綜合測試中相當重要，因為檢測設備在長期使用過程中，檢測值與實際值會產生一定的差異，有些較為精密的儀器在不同的環境中使用時也會存在測量差異。報警點和偏移量通常由技術主管設置，普通的檢測員沒有權限隨意修改。報表表頭修改如圖9所示。鑽機性能綜合測試報表的數據部分基本格式是固定的，但是表頭部分的多數內容，例如鑽機型號、生產批號、生產日期、執行標準等都會發生變化，因此報表的表頭數據可以存入配置文件，並且技術主管可以修改。在鑽機性能綜合測試系統中，資料庫連接也是可以配置的，這是因為目前檢測計算機與資料庫伺服器是使用的同一臺計算機，但是資料庫伺服器很可能會單獨分離出來，系統管理員可以直接修改資料庫連接設置來滿足需求。資料庫備份用於將現有資料庫內容存儲為可轉移存放的文件。為了使系統能夠安全的運行，本系統在安全性設計方面做了以下幾點網絡層安全由於企業管理層也要求能夠隨時查看檢測數據，因此檢測的數據還需要在網絡上傳輸，但是僅限於企業內網。對該系統的資料庫進行訪問需要採用用戶名和密碼控制，並且在企業防火牆上關閉了資料庫伺服器與外界的連接。系統層安全主要包括兩個部分作業系統安全技術以及資料庫安全技術。對於關鍵的伺服器和工作站應該採用伺服器版本的作業系統。應用層安全根據鑽機性能綜合測試系統的具體工作，採用身份認證技術、防病毒技術、以及對各種應用服務的安全性增強配置服務來保障網絡系統在應用層的安全。系統的完整性該系統應該能夠為用戶提供用戶管理、數據備份、數據恢復、日誌管理及垃圾數據清楚等功能。系統的可擴充性和可維護性考慮到系統對技術或業務需求變化的支持能力，本系統採用面向對象技術。技術適應性與應用適應性由於技術條件或系統條件的變化，會給系統帶來一定的改變，為了使得這種改變的工作量達到最小，本系統的數據採集程序使用組件的方式完成，實現當需要改變系統的功能(例如新增測試設備或者更換原有測試設備)時，只需進行少量的改變即可投入使用。在未使用本系統之前，進行鑽機性能綜合測試時至少需要5到6名技術人員進行協作，並且記錄數據容易出現不同步的現象慢。在使用本系統之後，使鑽機檢測效率得到了大大的提高，只要有1到2名技術人員就可以完成檢測，並且記錄準確性得到顯著提高，從而能夠快速、準確對鑽機性能進行測試，工作效率得到了很大的提高。本發明所涉及的鑽機性能綜合測試詳細試用報告見表1。表1鑽機性能綜合測試系統試用報告全液壓鑽機測試系統試用報告2007年9月10日開始，重慶工程職業技術學院和重慶飛爾達機械有限責任公司聯合開發研製、重慶飛爾達機械有限責任公司生產的全液壓鑽機測試系統，由重慶飛爾達機械有限責任公司在鑽機測試室進行試用，試用結果如下表tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9試用結論該測試系統結構簡單，功能齊全，性能可靠，完全滿足本鑽機的測試性能要求。參加試用人員tableseeoriginaldocumentpage10權利要求一種煤礦鑽機性能綜合測試系統，包括一套計算機、專項檢測儀器和通信線路，其特徵是計算機安裝有專用的煤礦鑽機性能綜合測試軟體，並安裝2.0及其以上版本的.NETFramework；專項檢測儀器包括HC系列測控儀、HSDZC電能測試儀、JW2A扭矩儀及檢測環境溫度、馬達溫度、泵溫度、油溫、冷卻水流量、馬達進油流量、馬達回油流量、馬達油壓、小泵油壓、推進油壓、泵站噪音、操縱臺噪音、馬達噪音、水壓、環境溼度、位移、位移速度等參數的各種傳感器；傳感器產生的模擬信號由LU-902MR進行轉換；計算機通過多串口卡與多個數據採集設備相連接，多串口卡通過跳線與配線架連接，配線架通過線纜連接到檢測室的不同位置並設置轉接插座，與傳感設備相對應的模數轉換及串行通信設備通過跳線與轉接插座進行連接。2.根據權利要求1所述的煤礦鑽機性能綜合測試系統，其特徵是計算機中安裝的專用的煤礦鑽機性能綜合測試軟體包括權限管理、鑽機檢測、系統配置三個功能模塊，所述權限管理模塊包括部門管理、角色管理、用戶管理、操作日誌查詢；所述鑽機檢測模塊包括實時採集數據、記錄當前值、保存數據記錄、查詢歷史數據、生成和列印報、生成數據曲線；所述系統配置模塊包括資料庫連接設置、資料庫備份、通信接口設置、報警點設置、偏移量設置、報表表頭設置。3.根據權利要求2所述的煤礦鑽機性能綜合測試系統，其特徵是鑽機檢測模塊中實時採集數據是採用多線程同時工作方式，每個線程對應一個設備，可以對不同的設備單獨設置通信容錯機制，可以按需求增加新檢測設備到系統。全文摘要一種煤礦鑽機性能綜合測試系統，包括一套計算機、專項檢測儀器和通信線路，計算機安裝有專用的煤礦鑽機性能綜合測試軟體，並安裝2.0及其以上版本的NETFramework；該系統可以同時採集所需鑽機性能相關的數據，在屏幕上顯示採集數據的變化情況，可以按照要求採集不同鑽機工況下的數據，可以生成性能測試曲線以及測試報表，技術人員可以將採集到的數據記錄到資料庫或者生成檢測報表列印出來，提高了鑽機性能測試的準確度和工作效率，並且為鑽機性能分析提供良好的數據支撐。文檔編號G01M99/00GK101776534SQ20101011475公開日2010年7月14日申請日期2010年2月26日優先權日2010年2月26日發明者萬青,任亮,劉宇,吳迪,謝先偉,邵亮,陳光海,陳戈申請人:重慶工程職業技術學院