钢丝绳在线探伤监测系统、方法及矿用多绳摩擦提升系统技术方案

本发明专利技术涉及一种钢丝绳在线探伤监测系统、方法及矿用多绳摩擦提升系统，系统包括：探伤传感器、通讯模块和计算处理装置，探伤传感器设置在待检的钢丝绳周围，用于实时采集钢丝绳的缺陷信号；通讯模块用于对钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给计算处理装置；计算处理装置用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与故障特征值对应的钢丝绳故障类别。本发明专利技术通过对探测钢丝绳的缺陷信号的转换和故障特征值的提取，再通过预设的故障特征库来查找故障特征值对应的钢丝绳故障类别，从而在对钢丝绳进行探伤的同时，还能够实现对钢丝绳的损伤类型进行准确判断，进而方便操作人员及时对故障进行排查和维修。

【技术实现步骤摘要】
钢丝绳在线探伤监测系统、方法及矿用多绳摩擦提升系统
本专利技术涉及探伤检测领域，尤其涉及一种钢丝绳在线探伤监测系统、方法及矿用多绳摩擦提升系统。
技术介绍
对于矿井提升机来说，钢丝绳悬挂装置是提升机正常运行的重要装置。钢丝绳在使用过程中可能出现损伤，如果不能及时发现损伤以及损伤出现的位置，则可能导致断绳事故。公开号为CN104569143A的中国专利技术专利申请披露了一种矿用钢丝绳探伤用在线监测系统，该系统包括设在支架上的一对带轮，一对带轮之间连接有钢丝绳，带轮下方支架上设有由检测机架带动的传感器，检测机架架设在支架上且能够沿其滑道移动，检测机架与系统控制台相连用以控制传感器抱合被检测钢丝绳。该系统无法解决钢丝绳在运行过程中的抖动对测试结果的影响，无法解决测量盲区的重大问题，不能够实时监测数据的变化。为了克服钢丝绳抖动对测量的影响，公开号为CN203502379U的中国技术专利披露了一种钢丝绳实时动态探伤系统，该系统中的采集单元包括至少一组导磁式传感器，对钢丝绳受损信号进行拾取和放大，利用两个传感器进行平衡输出，并对信号进行抗干扰处理，从而更准确地探知钢丝绳发生的损伤。但该方案不能对钢丝绳的损伤类型作出判断，而需要操作人员在获知钢丝绳发生损伤后，自行根据经验或实际观看钢丝绳的损害部位才能够进行判断，进而在实用性上仍待改善。在该方案中采用传统编码器进行速度检测，而由于钢丝绳在使用时容易出现打滑，因此检测到的速度准确度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种钢丝绳在线探伤监测系统、方法及矿用多绳摩擦提升系统，能够在钢丝绳探伤的同时，对钢丝绳的损伤类型进行准确判断。为实现上述目的，本专利技术提供了一种钢丝绳在线探伤监测系统，包括：探伤传感器、通讯模块和计算处理装置，所述探伤传感器通过所述通讯模块与所述计算处理装置进行通讯；其中，所述探伤传感器设置在待检的钢丝绳周围，用于实时采集所述钢丝绳的缺陷信号；所述通讯模块用于对所述钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。进一步地，所述计算处理装置具体包括：故障特征提取模块，用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值；故障特征库，预先设置在所述计算处理装置中，用于存储各种钢丝绳故障类别及其对应的故障特征值；故障类别查找模块，用于在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。进一步地，所述计算处理装置还包括：时间记录模块，用于记录在钢丝绳上预先设置的两个相同故障类型的部位之间的顺序出现时间间隔；速度计算模块，用于根据所述两个相同故障类型的部位之间的预设间距和所述顺序出现时间间隔计算钢丝绳的运行速度。进一步地，所述故障特征提取模块进一步包括：小波去噪单元，用于对所述转换后的缺陷信号进行一维小波去噪处理，获得重构后的信号曲线；特征值提取单元，用于对所述重构后的信号曲线进行特征值提取。进一步地，所述小波去噪单元具体包括：预处理子单元，用于将所述转换后的缺陷信号进行预处理，以去除部分噪声；一维小波分解子单元，用于对预处理后的缺陷信号采用小波变换，以实现多尺度分解；分解系数处理子单元，用于计算各尺度的系数，并对各尺度的系数进行去噪处理；一维小波重构子单元，用于根据小波分解的各尺度中最底层低频系数和各层高频系数进行一维小波的重构。进一步地，还包括图像采集摄像头，用于采集所述钢丝绳的故障图像；所述通讯模块还用于将所述钢丝绳的故障图像传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置还用于对所述钢丝绳的故障图像进行图像增强处理，并对增强后的故障图像进行呈现。进一步地，所述计算处理装置包括：图像灰度变换模块，用于将所述钢丝绳的故障图像的灰度值表示为占据频率域的低频部分的入射光分量、入射光常量和占据频率域的高频部分的反射光分量；光分量分离模块，用于以取对数法分离所述入射光分量、所述入射光常量和所述反射光分量；低通滤波处理模块，用于对分离后的算式进行低通滤波处理；图像高频增强模块，用于以分离后的算式减去经低通滤波后的算式，并保留所述入射光常量，再进行指数运算，以得到高频增强图像。进一步地，所述低通滤波处理模块为中值滤波器。进一步地，所述探伤传感器包括N个导磁式探伤模块，且平均分布在圆周上，各个所述导磁式探伤模块能覆盖所述钢丝绳的360/N度。进一步地，所述导磁式探伤模块包括感应线圈和磁通量大小相等且方向相反的两个激励线圈，所述两个激励线圈均连接能够供应交流电的激励源，当有缺陷的钢丝绳相对于所述导磁式探伤模块运动时，所述感应线圈感应出的电动势信号传递给所述通讯模块。进一步地，还包括固定架、高度调节机构和角度调节机构，所述探伤传感器安装在所述角度调节机构上，所述角度调节机构安装在所述高度调节机构上，能够调整所述探伤传感器的倾角，所述高度调节机构安装在所述固定架上，能够调整所述探伤传感器的高度。进一步地，还包括矿用隔爆兼本质安全型分站，所述矿用隔爆兼本质安全型分站具体包括：隔爆外壳、本质安全型电源模块、远程停送电控制模块和数据处理模块，所述本质安全型电源模块、远程停送电控制模块和数据采集模块均集成在所述隔爆外壳内的机芯中，所述本质安全型电源模块用于供电给所述探伤传感器和用于控制所述钢丝绳的驱动电源的伺服单片机，所述数据处理模块用于接收所述探伤传感器传递的信号，并通过通讯接口传递给所述通讯模块。进一步地，所述通讯模块为矿用一般兼本质安全型通讯模块，安装在地面监控中心；所述通讯模块具有通讯信号转换单元、光耦和AC/DC转换电路，所述通讯信号转换单元用于将所述钢丝绳的缺陷信号转换为USB接口信号，所述光耦和所述AC/DC转换电路对所述计算处理装置的非本质安全型输出和所述通讯接口的本质安全型输出进行隔离。进一步地，所述计算处理装置还包括：钢丝绳故障显示模块，用于在确定所述钢丝绳故障类别时，向所述图像采集摄像头发送控制指令，以采集此时刻的所述钢丝绳的故障图像。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于前述的钢丝绳在线探伤监测系统的钢丝绳在线探伤监测方法，包括：所述探伤传感器实时采集所述钢丝绳的缺陷信号，并通过所述通讯模块对所述钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。进一步地，所述计算处理装置从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别的操作具体包括：所述计算处理装置对所述转换后的缺陷信号进行一维小波去噪处理，获得重构后的信号曲线；所述计算处理装置对所述重构后的信号曲线进行特征值提取，并根据提取出的故障特征值在预先设置在所述计算处理装置中的故障特征库中进行查找，以确定与该故障特征值对应的钢丝绳故障类别。进一步地，所述计算处理装置对所述转换后的缺陷信号进行一维小波去噪处理，获得重构后的信号曲线的操作具体包括：将所述转换后的缺陷信号进行预处理，以去除部分噪声；对预处理后的缺陷信号采用小波变换，以实现多尺度分解；计算各尺度的系数，并对各尺度的系数进行去噪处理；根据小波分解的各尺度中最底层低频系数和各层高频系数进行一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢丝绳在线探伤监测系统，包括：探伤传感器、通讯模块和计算处理装置，所述探伤传感器通过所述通讯模块与所述计算处理装置进行通讯；其中，所述探伤传感器设置在待检的钢丝绳周围，用于实时采集所述钢丝绳的缺陷信号；所述通讯模块用于对所述钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。

【技术特征摘要】
1.一种钢丝绳在线探伤监测系统，包括：探伤传感器、通讯模块和计算处理装置，所述探伤传感器通过所述通讯模块与所述计算处理装置进行通讯；其中，所述探伤传感器设置在待检的钢丝绳周围，用于实时采集所述钢丝绳的缺陷信号；所述通讯模块用于对所述钢丝绳的缺陷信号进行转换，并传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值，并在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。2.根据权利要求1所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述计算处理装置具体包括：故障特征提取模块，用于从转换后的缺陷信号中提取故障特征值；故障特征库，预先设置在所述计算处理装置中，用于存储各种钢丝绳故障类别及其对应的故障特征值；故障类别查找模块，用于在预设的故障特征库查找与所述故障特征值对应的钢丝绳故障类别。3.根据权利要求2所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述计算处理装置还包括：时间记录模块，用于记录在钢丝绳上预先设置的两个相同故障类型的部位之间的顺序出现时间间隔；速度计算模块，用于根据所述两个相同故障类型的部位之间的预设间距和所述顺序出现时间间隔计算钢丝绳的运行速度。4.根据权利要求2或3所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述故障特征提取模块进一步包括：小波去噪单元，用于对所述转换后的缺陷信号进行一维小波去噪处理，获得重构后的信号曲线；特征值提取单元，用于对所述重构后的信号曲线进行特征值提取。5.根据权利要求4所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述小波去噪单元具体包括：预处理子单元，用于将所述转换后的缺陷信号进行预处理，以去除部分噪声；一维小波分解子单元，用于对预处理后的缺陷信号采用小波变换，以实现多尺度分解；分解系数处理子单元，用于计算各尺度的系数，并对各尺度的系数进行去噪处理；一维小波重构子单元，用于根据小波分解的各尺度中最底层低频系数和各层高频系数进行一维小波的重构。6.根据权利要求1所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中还包括图像采集摄像头，用于采集所述钢丝绳的故障图像；所述通讯模块还用于将所述钢丝绳的故障图像传递给所述计算处理装置；所述计算处理装置还用于对所述钢丝绳的故障图像进行图像增强处理，并对增强后的故障图像进行呈现。7.根据权利要求6所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述计算处理装置包括：图像灰度变换模块，用于将所述钢丝绳的故障图像的灰度值表示为占据频率域的低频部分的入射光分量、入射光常量和占据频率域的高频部分的反射光分量；光分量分离模块，用于以取对数法分离所述入射光分量、所述入射光常量和所述反射光分量；低通滤波处理模块，用于对分离后的算式进行低通滤波处理；图像高频增强模块，用于以分离后的算式减去经低通滤波后的算式，并保留所述入射光常量，再进行指数运算，以得到高频增强图像。8.根据权利要求7所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述低通滤波处理模块为中值滤波器。9.根据权利要求1所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述探伤传感器包括N个导磁式探伤模块，且平均分布在圆周上，各个所述导磁式探伤模块能覆盖所述钢丝绳的360/N度。10.根据权利要求9所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中所述导磁式探伤模块包括感应线圈和磁通量大小相等且方向相反的两个激励线圈，所述两个激励线圈均连接能够供应交流电的激励源，当有缺陷的钢丝绳相对于所述导磁式探伤模块运动时，所述感应线圈感应出的电动势信号传递给所述通讯模块。11.根据权利要求1所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中还包括固定架、高度调节机构和角度调节机构，所述探伤传感器安装在所述角度调节机构上，所述角度调节机构安装在所述高度调节机构上，能够调整所述探伤传感器的倾角，所述高度调节机构安装在所述固定架上，能够调整所述探伤传感器的高度。12.根据权利要求1所述的钢丝绳在线探伤监测系统，其中还包括矿用隔爆兼本质安全型分站，所述矿用隔爆兼本质安全型分站具体包括：隔爆外壳、本质安全型电源模块、远程停送电控制模块和数据处理模块，所述本质安全型电源模块、远程停送电控制模块和数据采集模块均集成在所述隔爆外壳内的机芯中，所述本质安全型电源模块负责给所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇子明，吴娟，寇彦飞，李腾宇，高鑫宇，李志刚，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14