本发明涉及一种监视技术，特别是涉及一种远程监视皮带运输机托辊运行状态的方法及系统。
背景技术：
托辊在冶金、矿山、电力、水泥、化工、建材、钢厂、煤炭等多个行业的皮带运输设备上均有着广泛的应用，是皮带运输机上的重要部件。托辊支撑着运输机皮带和物料的重量，承受了皮带运行时的大部分阻力，因此，它也是引起事故的主要来源。而传统的定期维护和事后维修往往成本较高、实时性较差、托辊部件的服役潜能难以充分发挥。因此，对托辊进行实时的状态监测，及时发现托辊的异常状态，以便及时地进行维护以消除事故的隐患和延长托辊的服役时间。
以往对于皮带运输设备的监测，通常是对皮带设备所在的通廊进行监测，或对皮带设备的局部进行监测。一个厂区的皮带输送设备通常有数千或上万组托辊，郁于系统硬件设备的限制和电缆耗量巨大且敷设困难的原因，通常都不对皮带输送设备的每一组托辊进行监测，特别是一些复杂的环境和危险的区域更是只能进行远距离的皮带概况的监测。
近年来，随着zigbee无线通信技术的兴起，为远程无线监控系统及蜂窝通信技术提供了技术基础，也为开发监测像皮带托辊这种密集型监控点的远程无线监测系统提供了可能。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，提供一种远程监视托辊运行状态的方法及系统，并以此来判断皮带运输机的运行速度及异常状况。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种远程监视皮带运输机托辊运行状态的方法，其步骤包括：
s1,选取zigbee技术作为监测系统底层的无线通信技术，选取非接触式的传感器作为监测器件，并将传感器的输出信号传送给zigbee路由器，选取zigbee协调器收集和管理各zi-gbee路由器传送的信号，并传送给4g无线通信模块电路，由4g无线通信模块电路发送给系统的交换机，由系统的交换机将数据传送给数据服务器和系统的客户端；
s2,设计zigbee节点的核心pcb板、传感器电路、电源模块电路、电源管理电路、通讯模块电路和相关接口电路等；并设计编写zigbee路由器和协调器的源程序，网络通讯程序，设计客户端监测软件；
s3,采用光电传感器或霍尔传感器，实时监视托辊的运行状态，且在恶劣的运行环境下仍能保持高精度的测量和稳定的运行，并通过zigbee技术在整个传输网络中的自动路由选择，确保信息传输的可靠性；zigbee模块在空闲时，可以自动进入休眠状态，以降低电路的功耗；
s4,网络容量可支持节点达65000个，可以满足各种规模项目的使用,实现全厂托辊状态的集中监测，改进操作人员的工作平台，向无人化生产线迈进。
一种远程监视皮带运输机托辊运行状态的系统，由传感器、路由器、4g无线通信模块电路、服务器和客户端组成，所述的传感器连接到采用zigbee技术的路由器上，路由器受zigbee路由协调器的管理与控制，其将选中的路由器信号发送给4g无线通信模块电路，4g无线通信模块电路将信号传送给系统的交换机，交换机再将信号传送给数据服务器和客户端。
所述的数据服务器和客户端用于对接收的数据进行显示、报警、记录，并进行数据的分析与处理，对特殊数据进行抽取并进行准确性判别，剔除失真的数据，对有效的数据进行分析和处理。
所述的客户端包括台式上位机和手持客户端设备。
所述的传感器为光电或霍尔方式检测的传感器，检测托辊的运行状态，一组托架的三个托辊由三个传感器进行检测，检测信号传送给一个zigbee路由器，而多个zigbee路由器由一个zigbee路由协调器进行管理与控制，一个zigbee路由协调器对应着一个4g无线通信模块电路，并通过4g无线网络发送到系统的交换机。
所述的zigbee路由协调器和4g无线通信模块电路可以设置多组，以将众多的zigbee路由器分为群组管理，由各群组自己的zigbee路由协调器和4g无线通信模块电路与交换机进行联系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.由于本发明以传感器技术、zigbee无线通信技术、4g网络通信技术、交换机技术、数据服务器技术和客户端技术建立起来一套远程无线监视网络，来监视厂区所有皮带运输机托辊的实时运行状态，对托辊出现的异常状况及时进行报警，提醒维修人员及时进行更换，将事故消灭在萌芽状态，因而保证了生产的顺利进行。
2.由于本发明采用的光电传感器具有检测精度高、反应快及非接触等优点，且传感器具有结构简单，性能可靠等特点；而zigbee无线传输技术具有低速率、低功耗、短距离、容量大等特点，是专为低速率的控制网络设计的无线传输技术，因此，本发明的监视系统非常适用于像托辊这种数量巨大、对传输速率要求不高的场合。也可以应用于其它具有类似特点的场合，特别是一些环境复杂和危险的区域之中。
3.本发明应用zigbee无线传输技术的远程无线监视系统为无人化工厂提供了一种技术手段，使实现无人化工厂生产向前迈进了一步。
附图说明
图1是本发明的托辊运行状态远程监视系统的结构示意图。
图2是本发明的托辊架及传感器的安装示意图。
图3是本发明的托辊运行状态远程监视系统整体结构示意图。
图4是本发明的远程监视系统的网络拓扑结构图。
图中：1-输送设备，2-托辊，3-zigbee路由器，4-zigbee协调器，5-光电传感器(5-1第一光电传感器、5-2第二光电传感器、5-3第三光电传感器、5-4第四光电传感器、5-5第五光电传感器、5-6第六光电传感器、5-7第七光电传感器、5-8第八光电传感器、5-9第九光电传感器、……5-n第n光电传感器)，6-4g模块，7-交换机，8-数据服务器，9-客户端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的远程监视皮带运输机托辊运行状态的方法及系统的具体结构作进一步的详细说明。
如图1至图4所示，是本发明的远程监视皮带运输机托辊运行状态的方法及系统的具体结构示意图。
一种远程监视皮带运输机托辊运行状态的方法，其步骤包括：
s1,选取zigbee技术作为监测系统底层的无线通信技术，选取非接触式的传感器作为监测器件，并将传感器的输出信号传送给zigbee路由器，选取zigbee协调器收集和管理各zi-gbee路由器传送的信号，并传送给4g无线通信模块电路，由4g无线通信模块电路发送给系统的交换机，由系统的交换机将数据传送给数据服务器和系统的客户端；
s2,设计zigbee节点的核心pcb板、传感器电路、电源模块电路、电源管理电路、通讯模块电路和相关接口电路等；并设计编写zigbee路由器和协调器的源程序，网络通讯程序，设计客户端监测软件；
s3,采用光电传感器或霍尔传感器，实时监视托辊的运行状态，且在恶劣的运行环境下仍能保持高精度的测量和稳定的运行，并通过zigbee技术在整个传输网络中的自动路由选择，确保信息传输的可靠性；zigbee模块在空闲时，可以自动进入休眠状态，以降低电路的功耗；
s4,网络容量可支持节点达65000个，可以满足各种规模项目的使用,实现全厂托辊状态的集中监测，改进操作人员的工作平台，向无人化生产线迈进。
一种远程监视皮带运输机托辊运行状态的系统，由传感器5、路由器3、4g无线通信模块电路6、服务器8和客户端9组成，所述的传感器5连接到采用zigbee技术的路由器3上，路由器3受zigbee路由协调器4的管理与控制，其将选中的路由器3的信号发送给4g无线通信模块电路6，4g无线通信模块电路6将信号传送给系统的交换机7，交换机7再将信号传送给数据服务器8和客户端9。
所述的数据服务器8和客户端9用于对接收的数据进行显示、报警、记录，并进行数据的分析与处理，对特殊数据进行抽取并进行准确性判别，剔除失真的数据，对有效的数据进行分析和处理。
所述的客户端9包括台式上位机和手持客户端设备。
所述的传感器5为光电或霍尔方式检测的传感器，检测托辊的运行状态，一组托架的三个托辊由三个传感器5进行检测，检测信号传送给一个zigbee路由器3，而多个zigbee路由器3由一个zigbee路由协调器4进行管理与控制，一个zigbee路由协调器4对应着一个4g无线通信模块电路6，并通过4g无线网络发送到系统的交换机7。
所述的zigbee路由协调器4和4g无线通信模块电路6可以设置多组，以将众多的zigbee路由器3分为群组管理，由各群组自己的zigbee路由协调器4和4g无线通信模块电路6与交换机7进行联系。
所述的传感器5可以自动识别托辊的运行状态，自动检测托辊的运行速度，并通过zigbee路由器3及zigbee路由协调器无线上传至管理系统。而传感器5上传数据后，按一定的周期自动进入休眠状态，进入低功耗运行模式，以提高电池的续航时间。
zigbee路由器3在传输数据时，处于同一网段、同一区域的zigbee路由器具有数据转发的功能，数据可以通过附近的zigbee路由器3进行转发，而实现远距离的无线传输，最终转发给zigbee路由协调器4后再传送给交换机7。
操作人员可在客户端9的上位机上对皮带托辊信息进行设置，包括：皮带编号、皮带头尾轮编号及皮带架号；也可以手动选择皮带架号和托辊编号，并对传感器5及zigbee路由器3进行参数配置。系统的手持终端可以通过扫描皮带上的识别码，自动识别出皮带架号和托辊编号，便于操作人员对检测装置进行更换和配置。
管理系统可以根据传感器5及zigbee路由器3上传的托辊运行数据，自动判断出托辊的运行状态，包括停止，运行，故障，跑偏等；操作人员可以任意设定报警的上下极限，当皮带运行速度与传感器检测到的托辊线速度的差值超过设定值时，系统就进行报警提示，以保护皮带的安全运行。
管理系统还可以对托辊的运行状态进行数据统计，包括托辊已运行时长统计，托辊累计运行时长统计，托辊报警次数统计；显示托辊生命周期累计运行时长分布图，显示托辊生命周期累计处理物料量的分布图；托辊运行速度趋势查询，操作员可查询头尾轮速度运行趋势曲线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.由于本发明以传感器技术、zigbee无线通信技术、4g网络通信技术、交换机技术、数据服务器技术和客户端技术建立起来一套远程无线监视网络，来监视厂区所有皮带运输机托辊的实时运行状态，对托辊出现的异常状况及时进行报警，提醒维修人员及时进行更换，将事故消灭在萌芽状态，因而保证了生产的顺利进行。
2.由于本发明采用的光电传感器具有检测精度高、反应快及非接触等优点，且传感器具有结构简单，性能可靠等特点；而zigbee无线传输技术具有低速率、低功耗、短距离、容量大等特点，是专为低速率的控制网络设计的无线传输技术，因此，本发明的监视系统非常适用于象托辊这种数量巨大、对传输速率要求不高的场合。也可以应用于其它具有类似特点的场合，特别是一些环境复杂和危险的区域之中。
3.本发明应用zigbee无线传输技术的远程无线监视系统为无人化工厂提供了一种技术手段，使实现无人化工厂生产向前迈进了一步。
1.一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的方法，其特征在于，包括步骤：
s1,选取zigbee技术作为监测系统底层的无线通信技术，选取非接触式的传感器作为监测器件，并将传感器的输出信号传送给zigbee路由器，选取zigbee协调器收集和管理各zi-gbee路由器传送的信号，并传送给4g无线通信模块电路，由4g无线通信模块电路发送给系统的交换机，由系统的交换机将数据传送给数据服务器和系统的客户端；
s2,设计zigbee节点的核心pcb板、传感器电路、电源模块电路、电源管理电路、通讯模块电路和相关接口电路等；并设计编写zigbee终端和协调器的源程序，网络通讯程序，设计客户端监测软件；
s3,采用光电传感器或霍尔传感器，实时监视托辊的运行状态，且在恶劣的运行环境下仍能保持高精度的测量和稳定的运行，并通过zigbee技术在整个传输网络中的自动路由选择，确保信息传输的可靠性；zigbee模块在空闲时，可以自动进入休眠状态，以降低电路的功耗；
s4,网络容量可支持节点达65000个，可以满足各种规模项目的使用,实现全厂托辊状态的集中监测，改进操作人员的工作平台，向无人化生产线迈进。
2.一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的系统，由传感器、路由器、4g无线通信模块电路、服务器和客户端组成，其特征在于，所述的传感器连接到采用zigbee技术的路由器上，路由器受zigbee路由协调器的管理与控制，其将选中的路由器信号发送给4g无线通信模块电路，4g无线通信模块电路将信号传送给系统的交换机，交换机再将信号传送给数据服务器和客户端。
3.根据权利要求2所述的一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的系统，其特征在于，所述的数据服务器和客户端用于对接收的数据进行显示、报警、记录，并进行数据的分析与处理，对特殊数据进行抽取并进行准确性判别，剔除失真的数据，对有效的数据进行分析和处理。
4.根据权利要求2所述的一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的系统，其特征在于，所述的客户端包括台式上位机和手持客户端设备。
5.根据权利要求2所述的一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的系统，其特征在于，所述的传感器为光电传感器或霍尔传感器，检测托辊的运行状态，一组托架的三个托辊由三个传感器进行检测，检测信号传送给一个zigbee路由器，而多个zigbee路由器由一个zigbee路由协调器进行管理与控制，一个zigbee路由协调器对应着一个4g无线通信模块电路，并通过4g无线网络发送到系统的交换机。
6.根据权利要求2所述的一种远程无线监视皮带运输机托辊运行状态的系统，其特征在于，所述的zigbee路由协调器和4g无线通信模块电路可以设置多组，以将众多的zigbee路由器分为群组管理，由各群组自己的zigbee路由协调器和4g无线通信模块电路与交换机进行联系。
技术总结