[发明专利]具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备及方法

说明书

本发明属于智能检测技术领域，涉及具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备及方法。该检测设备的托辊外壳套置在托辊轴外侧，托辊轴与托辊外壳的轴线保持一致，托辊外壳与托辊轴的相接端之间通过轴承相互连接；位于托辊外壳内腔的托辊轴上设有自检模块、环境监测模块及叶轮式压电阵列发电机；叶轮式压电阵列发电机通过托辊外壳转动产生电力为自检模块、环境监测模块供电。本发明将普通的带式输送机托辊作为检测设备的载体，充分利用了托辊的内部空间和结构特征，使其同时具备环境监测‑尤其是矿井、化工生产等具有防爆需求或用电限制条件下的环境监测，和托辊的自我检测功能。

技术领域

本发明属于智能检测技术领域，涉及具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备及方法。

背景技术

在井工煤矿、石油石化、化工燃气等具有防爆安全需求的工业生产过程中，可燃气体浓度、粉尘浓度、环境温度、噪音等是重要的环境监测指标，对上述指标的实时监测是事故防护和灾害预警的重要手段。

目前对此类工况的环境监测普遍采用安置环境监测节点的方式解决，但安装这些设备不但需要占用额外空间，还必须提供蓄电池或电缆等配套的供电设施，这在如煤矿等有严格防爆要求或用电限制的生产环境下是有较高成本或使用限制的，不利于生产安全。

带式输送机是最常见的物料运输装备，已经被广泛应用于化工原料、井下煤矿等物料的长距离或超长距离运输作业中，在这些场景中带式运输设备甚至可以覆盖80%以上的运输线路。托辊作为在带式输送机上均匀分布的部件，具有数量多、分布广的特点，目前常用的以人工巡检为主的检测方式往往难以及时准确的发现托辊故障，可能为各类安全事故埋下隐患。

由于托辊自身具备覆盖面积广、分布均匀的优势，且其自转的运动特性和具有空腔的结构特点十分适合承载自发电装置和各类检测设备，因此具备同时解决恶劣危险环境下的环境检测和托辊自检问题的潜力。

发明内容

本发明为了解决矿井、化工生产等具有防爆需求或用电限制环境下的带式输送机托辊及其周围环境的实时监测问题，提出了具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备及方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备，主要由托辊、环境监测模块、自检模块、无线通信模块和叶轮式压电阵列发电机组成。所述的托辊包括托辊轴，托辊外壳；托辊外壳套置在托辊轴外侧，托辊轴与托辊外壳的轴线保持一致，托辊外壳与托辊轴的相接端之间通过轴承相互连接；位于托辊外壳内腔的托辊轴上设有自检模块、环境监测模块及叶轮式压电阵列发电机，环境监测模块的外壳上还安装有无线通讯模块。

本发明所述的具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备，所述的叶轮式压电阵列发电机包括压电端永磁体，托辊端永磁体阵列，压电片，压电片安装架；所述的压电片安装架与托辊轴同轴布置，压电片安装架的外周面布置若干根压电片；若干根压电片沿压电片安装架的径向向外侧延伸；托辊端永磁体阵列在托辊外壳内腔壁沿圆周方向均匀排列；压电片延伸至托辊端永磁体阵列的前端，但不与永磁体阵列接触，压电片接近托辊端永磁体阵列的一端上设有压电端永磁体，压电端永磁体的磁极与托辊端永磁体的磁极互斥。当托辊外壳旋转时，受互斥磁力作用，压电片进行持续振动，进而产生电能，为自检模块、环境监测模块和无线通信模块供电。

本发明所述的具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备，所述的压电片安装架为多边形柱状结构，压电片安装架的柱面为多边形；压电片安装架的每一个周向端面上均可布置压电片。