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塔式起重机机群故障检测与诊断系统的设计与研究

作　者: 赵贞莲
导　师: 于洋
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 塔式起重机机群故障检测与诊断神经网络专家系统监控仪
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着经济的迅速发展和城市建设规模的扩大化、快速化,塔式起重机的重要作用日益突出,且机群协同作业的情况越来越普遍。与此同时,塔机事故随着机群规模的扩大而频繁发生,严重者甚至造成人员的伤亡。因此,为使整个机群有效运行、协调工作、减少因事故造成的经济损失和人员伤亡,及时、准确的检测诊断出塔机的故障将具有重大的经济效益和学术研究价值。首先,塔式起重机机群拥有巨大的工作数据,如何利用这些数据来反映塔机的工作状态并使相关人员及时掌握情况是故障检测与诊断的关键。本文通过研究塔式起重机组成机构的工作及检测原理,总结出塔式起重机机群故障特点,为机群故障检测与诊断方法的研究和系统设计奠定了基础。其次,研究了基于神经网络专家系统的塔式起重机故障检测与诊断方法。该方法融合了神经网络的学习能力、自适应能力、并行推理能力及联想记忆能力和专家系统知识经验的丰富性和权威性优势,确保了故障检测诊断的准确、快速性。文中以机群中最重要的四种工况为实例对神经网络专家系统在故障检测与诊断中的应用进行了验证。最后,设计了基于塔机监控仪和监控中心计算机通过GPRS网络构成的塔机机群故障检测与诊断系统。论文介绍了塔机监控仪的硬件部分和软件部分的设计原理,监控仪以单片机为核心,通过GPRS方式实现远程数据通信。硬件采用了模块化结构设计,包括输入模块、输出模块、报警模块、液晶显示模块和数据存储模块。在监控中心软件部分,采用MATLAB编制了故障检测与诊断程序,采用Visual Basic设计了数据库处理和人机界面,编制MATLAB与VB的接口、VB与SQL的接口程序,实现了机群故障检测与诊断。论文的创新之处在于,将神经网络专家系统应用于塔机机群故障检测与诊断中;塔机监控仪采用三个单片机协同工作的设计方案,增强了系统的实时性和可靠性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题研究背景和意义  11-12
  1.2 故障检测与诊断在塔式起重机中的发展状况  12-14
    1.2.1 国外概况  12-13
    1.2.2 国内概况  13-14
  1.3 故障检测与诊断的发展趋势  14-17
    1.3.1 故障检测与诊断技术的发展  14-16
    1.3.2 故障检测与诊断系统的发展趋势  16-17
  1.4 课题研究基础与主要内容  17-19
第2章塔式起重机机群故障特点研究  19-29
  2.1 塔式起重机简介  19-22
    2.1.1 塔机结构及工作原理  19-20
    2.1.2 塔式起重机主要机构检测原理  20-22
  2.2 塔式起重机机群故障特点  22-23
  2.3 故障检测与诊断关键问题研究  23-28
    2.3.1 状态数据的获取  24-25
    2.3.2 故障检测及诊断方法  25
    2.3.3 故障特征的提取  25-26
    2.3.4 信息的实时传送  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章基于神经网络专家系统的机群故障检测与诊断方法研究  29-48
  3.1 神经网络专家系统的基本理论  29-35
    3.1.1 神经网络的概述  29-31
    3.1.2 传统专家系统的发展  31-33
    3.1.3 神经网络专家系统的集成  33-34
    3.1.4 神经网络专家系统的原理及结构  34-35
  3.2 神经网络专家系统在单机中的应用分析  35-43
    3.2.1 NNES 知识的表达和知识库  35-41
    3.2.2 NNES 的推理机制和解释机制  41-43
  3.3 神经网络专家系统在机群故障检测与诊断中的应用  43-47
    3.3.1 塔式起重机机群数据的采集  44-45
    3.3.2 故障检测与诊断模型  45-46
    3.3.3 故障检测与诊断结果  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章系统总体结构及监控仪硬件设计  48-57
  4.1 系统总体设计方案  48-49
  4.2 监控仪硬件系统设计  49-51
    4.2.1 硬件系统功能  49
    4.2.2 硬件系统技术指标  49-50
    4.2.3 系统硬件结构  50-51
  4.3 硬件中主要器件的选择  51-52
    4.3.1 单片机芯片的选择  51-52
    4.3.2 通讯模块的选择  52
  4.4 系统硬件的主要模块  52-56
    4.4.1 输入模块  52-54
    4.4.2 输出模块  54
    4.4.3 报警模块  54
    4.4.4 液晶显示模块  54-55
    4.4.5 数据存储模块  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章系统软件的设计与实现  57-71
  5.1 概述  57
  5.2 监控仪软件的设计及实现  57-61
    5.2.1 系统初始化  57-58
    5.2.2 数据采集程序模块  58
    5.2.3 液晶显示模块  58-60
    5.2.4 GPRS 通讯模块  60-61
    5.2.5 数据存储模块  61
  5.3 监控中心软件的设计及实现  61-70
    5.3.1 MATLAB 6.5 与VB 6.0 的接口实现  62-65
    5.3.2 VB 6.0 与SQL 2000 的接口实现  65-67
    5.3.3 系统功能及人机界面  67-70
  5.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-75
附录  75-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80-81

塔式起重机机群故障检测与诊断系统的设计与研究

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