矿井主通风机作为矿井中最重要的通风设备，一旦出现故障，不仅会影响矿井内的空气质量，还可能引发安全事故。研究表明，通风机中约30%的故障是由轴承问题引起的。因此，能够实时监控矿井主通风机轴承状态的系统，对于早期识别故障、预防安全事故具有重要意义。

系统组成与硬件选型

本系统的设计包括硬件和软件两部分。硬件部分主要包括压电式加速度传感器、信号调理器、数据采集卡和工控机。压电式加速度传感器用于捕捉轴承的振动信号，并将振动信号转化为电压信号传递给信号调理器；信号调理器负责对信号进行前置放大和低通滤波处理；数据采集卡则负责将处理过的信号传输至工控机，为软件分析提供数据支持。工控机上运行的LabVIEW软件负责实时数据的采集、显示和存储。

软件架构方面，系统采用LabVIEW和MATLAB的联合开发，利用LabVIEW的图形化编程优势和MATLAB的强大计算能力，实现了数据的实时采集、处理和故障诊断。系统的软件设计不仅包括数据采集和信号处理模块，还包括特征提取和故障诊断模块，能够实现对滚动轴承状态的实时监控和故障预警。

工作原理

本监测系统的工作原理基于轴承振动信号的实时采集和分析。系统首先通过传感器捕捉到的振动信号，通过信号调理模块进行预处理后，由数据采集卡送入工控机进行进一步分析。LabVIEW软件负责实现数据的可视化显示和存储管理，同时结合MATLAB进行高级信号处理，如频域分析和特征提取。

特征提取模块通过傅里叶变换和包络谱分析，识别出表征轴承故障的周期性冲击成分。这些数据被用于训练故障诊断模块中的支持向量机（SVM），通过粒子群优化（PSO）算法优化SVM参数，实现对轴承状态的精确分类和诊断。此外，系统还设有实时故障预警功能，能在检测到异常状态时立即进行报警，从而保障矿井通风机的安全运行。

系统指标与硬件实现

监测系统需要满足高可靠性和实时性的要求。在硬件配置方面，选择了高精度的压电式加速度传感器和高性能的工控机，确保了系统的稳定运行和数据处理的实时性。此外，数据采集卡的选择也考虑到了其高速数据处理能力和兼容性，以适应复杂的矿井环境。

系统总结

本监测系统有效整合了LabVIEW的图形化编程和MATLAB的算法处理能力，通过实时监测和故障诊断技术，为矿井主通风机的安全运行提供了强有力的技术支持。系统的实施不仅提高了故障诊断的准确性，也为矿井安全管理提供了新的技术手段。