电动地下铲运机卷缆故障检测系统的制作方法

本实用新型涉及电动地下铲运机领域，特别涉及一种电动地下铲运机卷缆故障检测系统。

背景技术：

卷缆系统是电动地下铲运机重要组成部分，是铲运机整机供电(高压)电缆同步收放的执行单元，电缆收放速度和同步跟随好坏直接影响产品性能和使用安全。

卷缆系统故障主要有电缆张力异常、电缆卡盘、车辆打滑引起的卷缆收放异常等。电缆张力异常，在卷缆系统中表现为压力异常，若张力过大电缆会出现拉伸变形或扯断的情况，若电缆张力过小则电缆可能出现被碾压的情况；出现电缆卡盘故障容易引起电缆扯断情况；车辆打滑，同样会引起电缆同步收放跟随问题。卷缆故障诊断系统对出现故障及时作出判断并处理，可以防止电缆出现扯断或被碾压的情况出现，避免电缆损坏和安全事故的发生，是卷缆系统必不可少的一部分。

现有技术中对电动铲运机整车故障进行检测，针对卷缆系统故障诊断不够细致、准确；卷缆故障诊断检测方法较为单一、不够全面，且未结合车体运行状态进行检测，不够准确。

技术实现要素：

鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种电动地下铲运机卷缆故障检测系统，能准确、全面作出卷缆故障判断，提高电缆使用的安全性。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电动地下铲运机卷缆故障检测系统，包括电动地下铲运机卷缆故障检测装置、传感器和显示器，其中：

传感器包括编码器、车速传感器、加速度传感器、马达进口压力传感器和马达出口压力传感器；

传感器与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接，将采集的传感器数据发送给电动地下铲运机卷缆故障检测装置；电动地下铲运机卷缆故障检测装置根据传感器数据确定卷缆系统的当前工作状态，其中当前工作状态为正常工作状态或故障状态；电动地下铲运机卷缆故障检测装置与显示器连接，将当前工作状态信息发送到显示器进行显示。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置还与卷缆系统控制器连接，以在当前工作状态为故障状态的情况下，向铲运机控制器发出停机指令，以指示铲运机停机；电动地下铲运机卷缆故障检测装置在当前工作状态为故障状态的情况下，根据传感器数据确定故障类型，显示器显示的当前工作状态信息包括故障类型信息。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置检测传感器是否有数据回传；电动地下铲运机卷缆故障检测装置在传感器没有数据回传的情况下，确定当前工作状态为传感器故障或传感器连接线故障。

在本实用新型的一个实施例中，编码器安装在卷扬上，以检测卷扬旋转角度、圈数；编码器与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接；电动地下铲运机卷缆故障检测装置检测编码器是否有数据回传；电动地下铲运机卷缆故障检测装置在编码器没有数据回传的情况下，确定当前工作状态为编码器故障或编码器连接线故障。

在本实用新型的一个实施例中，马达进口压力传感器和马达出口压力传感器分别安装于卷缆马达的进出油路上，以检测马达进出口的压力；马达进口压力传感器和马达出口压力传感器分别与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接；电动地下铲运机卷缆故障检测装置在传感器有数据回传的情况下，根据马达进口压力和马达进口压力判断卷缆系统压力是否正常；并在卷缆系统压力不正常的情况下，确定当前工作状态为卷缆液压系统故障。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置在卷缆系统压力正常的情况下，判断编码器检测角度是否改变；并在编码器检测角度正常改变的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于行走状态。

在本实用新型的一个实施例中，车速传感器安装在车体上，用于检测车辆传动轴转速；车速传感器与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接；电动地下铲运机卷缆故障检测装置在编码器检测角度不变的情况下，判断车速传感器检测的车速是否为零；并在车速传感器检测的车速为零的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于停止状态。

在本实用新型的一个实施例中，加速度传感器安装在车体上，用于检测车体加速度；加速度传感器与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接；电动地下铲运机卷缆故障检测装置根据加速度传感器检测的车体加速度获取车速。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置在编码器检测角度不变、车速传感器检测的车速不为零的情况下，判断根据加速度传感器数据获取的车速是否为零；并在根据加速度传感器数据获取的车速为零的情况下，确定车辆处于打滑状态。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置在根据编码器检测角度不变、车速传感器检测的车速不为零、加速度传感器数据获取的车速不为零的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统存在机械故障。

本实用新型能准确、全面作出卷缆故障判断，并给出相应的提示和动作，从而保证了卷缆系统的安全运行，防止了卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患，提高了电缆使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测系统第一实施例的示意图。

图2为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测系统第二实施例的示意图。

图3为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测装置第一实施例的示意图。

图4为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测装置第二实施例的示意图。

图5为本实用新型一个实施例中状态确定模块的示意图。

图6为本实用新型一个实施例中第二故障确定单元的示意图。

图7为本实用新型另一实施例中第二故障确定单元的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测系统第一实施例的示意图。所述电动地下铲运机卷缆故障检测系统包括电动地下铲运机卷缆故障检测装置3、传感器2和显示器1，其中：

传感器2可以包括编码器、车速传感器、加速度传感器、马达进口压力传感器、马达出口压力传感器等传感器。

传感器2与电动地下铲运机卷缆故障检测装置连接，电动地下铲运机卷缆故障检测装置与显示器1连接。

传感器2，用于采集传感器数据，并将所述传感器数据发送给电动地下铲运机卷缆故障检测装置。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3，用于根据传感器2的传感器数据确定卷缆系统的当前工作状态，其中当前工作状态为正常工作状态或故障状态，并将当前工作状态信息发送到显示器1进行显示。

在本实用新型的一个实施例中，当前工作状态信息可以包括故障类型信息或正常工作类型信息。例如：故障类型信息可以为收放缆张力异常故障、车辆打滑引起卷缆异常、电缆卡盘或联轴器连接不紧等机械故障中的至少一项，正常工作类型信息可以为车辆行走时的正常工作状态或车辆停止时的正常工作状态。

显示器1，用于将卷缆系统工作状态实时显示，若出现故障则提示出现对应故障。

基于本实用新型上述实施例提供的电动地下铲运机卷缆故障检测系统，能准确、全面作出卷缆故障判断，并给出相应的提示和动作，从而保证了卷缆系统的安全运行，防止了卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患，提高了电缆使用的安全性。

图2为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测系统第二实施例的示意图。与图1实施例相比，图2实施例中，传感器2可以包括编码器21、车速传感器22、加速度传感器23、马达进口压力传感器(压力传感器A)24和马达出口压力传感器(压力传感器B)25，其中：

加速度传感器23安装在车体上，用于检测车体加速度；马达进口压力传感器24和马达出口压力传感器25分别安装于卷缆马达进出油路上，用于检测马达进出口的压力；编码器21安装在卷扬上，用于检测卷扬旋转角度、圈数；车速传感器安装在车体上，用于检测车辆传动轴转速。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3分别与编码器21、车速传感器22、加速度传感器23、马达进口压力传感器24和马达出口压力传感器25连接。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3，用于采集各传感器信号，结合各个传感器数据对卷缆系统是否处于正常工作状态进行判断，并将相应的状态提示发送到显示器1上。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还与卷缆系统控制器连接，用于在当前工作状态为故障状态的情况下，向铲运机控制器发出停机指令，以指示铲运机停机，从而可以防止卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患。

在本实用新型的一个实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还可以用于在当前工作状态为故障状态的情况下，根据传感器数据确定故障类型，显示器1显示的当前工作状态信息包括故障类型信息。

在本实用新型的一个具体实施例中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置3，用于根据各传感器回传的各部分工作状态，结合电动地下铲运机相应车体运行状态，检测地下铲运机是否出现故障，诊断检测主要包括两个方面，一是传感器自检，检测其数据是否正常；二是各传感器检测卷缆收放状态和车体运行状态是否匹配。若出现故障，分析故障原因并给出故障提示及停机，防止卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患。

上述传感器自检中，电动地下铲运机卷缆故障检测装置3可以用于检测传感器是否有数据回传；并在传感器没有数据回传的情况下，确定当前工作状态为传感器故障或传感器连接线故障。

例如：电动地下铲运机卷缆故障检测装置3可以用于检测编码器是否有数据回传；并在编码器没有数据回传的情况下，确定当前工作状态为编码器故障或编码器连接线故障。

上述传感器自检主要为卷缆编码器自检，编码器检测数据情况主要有以下几种情况：检测不到数据，检测到数据且改变，检测到数据但不变。检测不到数据为传感器故障，若能正常检测数据则结合其他传感器数据检测车体运行状态和卷缆收放状态进一步判断。

上述匹配主要包括电缆张力异常故障检测和车体运行状态匹配情况，收放缆压力设定需根据卷缆空盘压差、卷扬半径变化、车速变化情况设定，若不一致则为出现故障；卷缆卡盘或编码器联轴器连接机械故障引起的卷缆故障判断也需要结合车辆运行状况进行匹配分析。

上述卷缆故障主要包括收放缆张力异常故障、车辆打滑引起卷缆异常、电缆卡盘或联轴器连接不紧等机械故障引起的卷缆故障。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3可以用于在传感器有数据回传的情况下，根据马达进口压力和马达进口压力判断卷缆系统压力是否正常；并在卷缆系统压力不正常的情况下，确定当前工作状态为卷缆液压系统故障。

收放缆张力异常反应在卷缆系统中表现为收放缆压力异常，收放缆压力异常检测需参考收放缆理论压力Pt和收放缆实际压力Pr。收放缆理论压力Pt由卷缆空盘压差、卷扬半径变化、车速变化情况决定；收放缆实际压力Pr为马达进口压力传感器24和马达出口压力传感器25检测值的差值。若收放缆理论压力Pt和实际压力Pr的差值e(P)＝Pt-Pr超过报警阈值则提示报警，若超过设定的停机阀值则停机，具体的阀值设定根据实际的压差控制精度设定。

车辆打滑引起卷缆异常需结合车速传感器和加速度传感器检测数据分析车体运行状态分析。若卷缆编码器检测卷缆角度不变，首先判断车辆传动轴是否处于运行状态，若处于运行状态但卷缆编码器检测角度不变则卷缆系统出现故障，需进一步判断。分别计算由加速度传感器和车速传感器转化得到的车速，由加速度传感器检测值a积分换算出车速V1＝∫αdt，由车速传感器检测值w、传动比i、轮胎半径R换算出车速V2＝ω·i·R。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还可以用于在卷缆系统压力正常的情况下，判断编码器检测角度是否改变；并在编码器检测角度正常改变的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于行走状态。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还可以用于在编码器检测角度不变的情况下，判断车速传感器检测的车速V2是否为零；并在车速传感器检测的车速V2为零的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于停止状态。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还可以用于在编码器检测角度不变、车速传感器检测的车速V2不为零的情况下，判断根据加速度传感器数据获取的车速是否为零；并在根据加速度传感器数据获取的车速V1为零的情况下，确定车辆处于打滑状态。这种情况下，传动轴处于运行状态下，即V2大于零，卷缆编码器检测角度不变，若检测到V1为零，则判定卷缆系统出现因车体打滑而引起卷缆异常。

电动地下铲运机卷缆故障检测装置3还可以用于在卷缆编码器角度不变，车速传感器检测数据转化得到车速V2大于零且V1也大于零，则判定为卷缆系统存在机械故障，所述机械故障包括卡盘或编码器联轴器连接机械故障。

本实用新型上述实施例提供的电动地下铲运机卷缆故障检测系统，可以结合车体运行状态，对卷缆系统故障，如电缆张力异常(压力异常)、电缆卡盘等进行检测，能准确、全面作出判断，并给出相应的提示和动作，从而保证了卷缆系统的安全运行，防止了卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患，提高了电缆使用的安全性。

本实用新型上述实施例提供的电动地下铲运机卷缆故障检测系统解决了现有技术的如下技术问题：现有技术方案对卷缆故障诊断方法较单一，如通过阀值判断方法判断系统出现故障，不能准确及时发现系统故障。卷缆收放与车体运行状态有关，现有技术在进行卷缆故障诊断时，未结合车体运行状态进行分析；现有技术检测点较少，未对卷缆系统故障如张力异常检测(压力异常检测)、卡盘、车体打滑等现象引起的卷缆异常进行检测，不能对卷缆系统常见故障类型进行较全面分析。

下面通过具体示例对上述实施例中的电动地下铲运机卷缆故障检测装置3的结构和功能进行说明：

图3为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测装置第一实施例的示意图。如图3所示，电动地下铲运机卷缆故障检测装置包括数据接收模块31、状态确定模块32和信息发送模块33，其中：

数据接收模块31，用于接收传感器采集的传感器数据，其中传感器可以包括编码器、车速传感器、加速度传感器、马达进口压力传感器、马达出口压力传感器等传感器。

状态确定模块32，用于根据各种传感器数据确定卷缆系统的当前工作状态，其中当前工作状态为正常工作状态或故障状态。

信息发送模块33，用于将当前工作状态信息发送到显示器进行显示。

基于本实用新型上述实施例提供的电动地下铲运机卷缆故障检测装置，能准确、全面作出卷缆故障判断，并给出相应的提示和动作，从而保证了卷缆系统的安全运行，防止了卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患，提高了电缆使用的安全性。

图4为本实用新型电动地下铲运机卷缆故障检测装置第二实施例的示意图。与图3实施例相比，图4实施例中，所述装置还可以包括指令下发模块34，其中：

指令下发模块34，用于在当前工作状态为故障状态时，向铲运机控制器发出停机指令，以指示铲运机停机。

在本实用新型的一个实施例中，状态确定模块32用于在当前工作状态为故障状态时，根据传感器数据确定故障类型，其中所述当前工作状态信息包括故障类型信息。

上述卷缆故障类型主要包括收放缆张力异常故障、车辆打滑引起卷缆异常、电缆卡盘或联轴器连接不紧等机械故障引起的卷缆故障。

图5为本实用新型一个实施例中状态确定模块的示意图。如图5所示，图3或图4实施例中的状态确定模块32可以包括数据检测单元321和第一故障确定单元322，其中：

数据检测单元321，用于检测传感器是否有数据回传。

第一故障确定单元322，用于根据数据检测单元321的检测结果，在传感器没有数据回传的情况下，确定当前工作状态为传感器故障或传感器连接线故障。

在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，状态确定模块32还可以包括第二故障确定单元323，其中：

第二故障确定单元323，用于根据数据检测单元321的检测结果，在传感器有数据回传的情况下，根据传感器数据确定卷缆收放状态和车体运行状态；并根据卷缆收放状态和车体运行状态是否匹配来确定卷缆系统的当前工作状态。

图6为本实用新型一个实施例中第二故障确定单元的示意图。如图6所示，图5实施例中的第二故障确定单元323可以包括第一识别子模块3231和故障确定子模块3232，其中：

第一识别子模块3231，用于判断卷缆系统压力是否正常。

故障确定子模块3232，用于根据第一识别子模块3231的判断结果，在卷缆系统压力不正常的情况下，确定当前工作状态为卷缆液压系统故障。

图7为本实用新型另一实施例中第二故障确定单元的示意图。与图6实施例相比，图7实施例中，第二故障确定单元323还可以包括第二识别子模块3233，其中：

第二识别子模块3233，用于根据第一识别子模块3231的判断结果，在卷缆系统压力正常的情况下，判断编码器检测角度是否改变。

故障确定子模块3232用于根据第二识别子模块3233的判断结果，在编码器检测角度正常改变的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于行走状态。

在本实用新型的一个实施例中，如图7所示，第二故障确定单元323还可以包括第三识别子模块3234，其中：

第三识别子模块3234，用于根据第二识别子模块3233的判断结果，在编码器检测角度不变的情况下，判断车速传感器检测的车速是否为零。

故障确定子模块3232用于根据第三识别子模块3234的判断结果，在车速传感器检测的车速为零的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统正常，车辆处于停止状态。

在本实用新型的一个实施例中，如图7所示，第二故障确定单元323还可以包括第四识别子模块3235，其中：

第四识别子模块3235，用于根据第三识别子模块3234的判断结果，在车速传感器检测的车速不为零的情况下，判断根据加速度传感器数据获取的车速是否为零。

故障确定子模块3232用于根据第四识别子模块3235的判断结果，在根据加速度传感器数据获取的车速为零的情况下，确定车辆处于打滑状态；在根据加速度传感器数据获取的车速不为零的情况下，确定当前工作状态为卷缆系统存在机械故障。

本实用新型上述实施例提供的电动地下铲运机卷缆故障检测装置，可以结合车体运行状态，对卷缆系统故障，如电缆张力异常(压力异常)、电缆卡盘等进行检测，能准确、全面作出判断，并给出相应的提示和动作，从而保证了卷缆系统的安全运行，防止了卷缆出现扯断或被碾压等安全隐患，提高了电缆使用的安全性。

在上面所描述的电动地下铲运机卷缆故障检测装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。