球磨機是礦山生產的常用設備，近年來，隨著礦山規模的擴大，在開采大規模、低品位礦床時，如何縮短工廠流程配置、提高處理能力，對各種磨機規格的大型化、節能和作業率提出了迫切的要求[1]。為了使大型球磨機連續無故障作業，需要對球磨機的重要部位或重要技術參量（如壓力、被磨物質粒度、溫度、流量、液位、振動和電量等）進行實時監測。

    現有大型礦山企業對其各所屬礦山內的球磨機群的監測多是采用模擬量變送器進行數據采集[2]。此種數據采集技術是一個參量對應一套變送器，其采集設備復雜、連線多。當采集距離較遠時，極容易受到干擾，而且費用高，可靠性低；采用模擬量變送器進行數據采集，有時只能作指針表顯示，個別數據可送入PLC(可編程控制器) 變為數量處理，其設備費用高，又需專業工程技人員編寫復雜的專用程序；采用模擬量變送器進行數據采集和數據處理時，又需配備較多的電腦和轉換裝置，其設備費用也是很高的。
1 球磨機群監測系統組成
    球磨機群可以包括多個球磨機系統，一個球磨機系統又由球磨機和靜壓軸承兩大部分組成，圖1～圖3所示分別為球磨機系統的組成、球磨機系統結構原理和球磨機靜壓軸承液壓系統原理。

    球磨機系統上的傳感器包括安裝在球磨機及靜壓軸承上的溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器及粒度傳感器、流量傳感器、電量傳感器和液位傳感器。如圖2所示，在球磨機的出料口1和進料口6要進行流量檢測；出料口1要進行礦漿粒度檢測；出料口靜壓軸承2、滾筒3、進料口靜壓軸承5、進料口6、減速機7和電動機8要進行振動和溫度檢測；同時電動機8還要進行電量采集。如圖3所示，4路壓力傳感器分別與靜壓軸承上的進料端主軸瓦和出料端主軸瓦相連接，可以檢測軸瓦供油壓力，油箱中要進行油溫和液位檢測。
    基于上述球磨機系統的組成及數據采集方式，結合現場的自動化基礎建設情況，可得出球磨機群檢測系統的原理圖，如圖4所示。

    通過圖4可以看出，球磨機群檢測系統包括數據監測中心、數據傳輸裝置和數據采集監測模塊。其中，數據監測中心包括廠礦自動控制的工控機及與此工控機相連接的數據顯示屏等；數據傳輸裝置介于數據監測中心與數據采集監測模塊之間，包括電力光纖或GPRS無線通信等；數據采集監測模塊是球磨機群監測系統的核心，它由多個數據采集監測單元組成。
2 數據采集監測模塊
    數據采集監測模塊主要包括兩類數據采集監測單元，分別為網絡信號采集模塊、網絡電量計量模塊[3]。
2.1 網絡信號采集模塊
    網絡信號采集模塊包括信號接入單元、信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦，其原理如圖5所示。

2.1.1 信號接入單元
    信號接入單元如圖6所示，包括“八選一”芯片UIN1、UIN2和UIN3，選通信號QH，控制信號D2、D1和D0，與芯片UIN1相連接的輸出端A1，與芯片UIN2相連接的輸出端A2以及與芯片UIN3相連接的輸出端A3。芯片UIN1設有輸入端IN11～IN18，芯片UIN2設有輸入端IN21～IN28，UIN3設有輸入端IN31～IN38，輸出端A1、A2和A3與所述的信號變換單元相連接。
2.1.2 信號變換單元
    信號變換單元原理如圖7所示，包括基準電壓源Vout、電阻R1～R11、電子開關S1～S7、鎖存器SC、鎖存器選通信號BX、阻抗變換器GS1～GS6、可變電阻器W1、控制信號D2、D1和D0以及信號變換輸出端B1、B2和B3。信號變換輸出端B1、B2和B3與所述的隔離放大單元相連接。經A1、A2和A3端輸出的標準電壓信號Ⅰ給入信號變換單元，同時向信號變換單元輸入Vout基準電壓源以及控制信號D2、D1和D0，將標準電壓信號Ⅰ變換成標準電壓信號Ⅱ經B1、B2和B3端輸出。實施時選Vout＝2.5 V，電壓紋波≤0.5％；S1～S7狀態由D2、D1及D0狀態而定，見表2；W1為可變電阻器，用來調節輸出值；GS1～GS6為阻抗變換器，實施時可采用運放作成的電壓跟隧器；B1、B2和B3為信號變換后的輸出端；通過信號接入單元后的信號在嵌入式微電腦的控制下，可將mV、mA、熱電阻、熱電耦等信號直接變換規定的標準信號，實施時該標準信號可為5 V。

2.1.3 信號變換單元
    隔離放大單元包括隔離單元U1和可編程增益放大電路。隔離單元U1包括轉換電容C1和C2, 微電子數字單刀雙擲開關KC11、KC12、KC21和KC22，選通信號GL以及微電子數字開關的控制信號D0；可編程增益放大電路包括精密集成運算放大器U2、可編程電阻網絡U3和增益測量電路U4。可編程電阻網絡U3由數字電位器SD1、SD2和SD3所組成，增益測量電路U4包括數字開關K1、K2以及標準電壓Vb和數字開關的控制信號D1[4]。
2.1.4 嵌入式微電腦
    嵌入式微電腦原理如圖8所示，包括A/D轉換器、基準電壓源、DSP控制器、存儲器、網絡接口、USB接口和一線總線式數字溫度變送器DS18B20。

2.2 網絡電量計量模塊
    網絡電量計量模塊包括一組網絡電量計量裝置控制器和分別與此網絡電量計量裝置控制器相連接的一組用電系統。此組用電系統由電網供電，所述的網絡電量計量裝置控制器包括電流傳感器CT、電壓傳感器PT、ASLC—電量測量專用芯片、鍵盤、LCD顯示器、RS485接口、看門狗、報警、時鐘電路、測溫元件DS18B20、帶光隔離的開入/開出信號端和電流源。網絡電量計量模塊的原理如圖9所示。

3 優點
    （1）本文的球磨機群監測系統的球磨機單元監測模塊采用了多通道、多種傳感器直接輸入的網絡智能數據采集模塊化裝置，允許8通道傳感器分時輸入，可實現統一變換、電容隔離、可編程放大、±18位A/D轉換和智能處理、帶現場總線(同時可用Modbus和Profibus-DP)的網絡傳輸。本球磨機群監測模塊具有體積小、使用靈活、操作簡便、通用性強、網絡智能化等優點。
    （2）本系統的球磨機單元監測模塊可實現壓力、被磨物質粒度、溫度、流量、液位、振動、電量和現場運行等狀態的實時、全方位、多參量監測，適用于檢測和控制等多種場合，是實現網絡智能數據監測和控制的理想裝置。
    （3）在智慧云計算平臺支持下，本系統可實現大型多個礦山企業的球磨機群監測。
    本文提出一種球磨機群監測系統的數據采集監測模塊及其監測方法，它包括數據監測中心、數據傳輸裝置、球磨機群監測模塊和網絡電量計量模塊，基于此數
據采集監測模塊對球磨機群進行數據采集、監測和傳輸，可實現大型多個礦山企業的球磨機群監測，省去了基層設備的擴容，能實時完成大量數據收存、優化處理、智慧決策、合理調度、全面監視等綜合工作[5]。
參考文獻
[1] 于港，田乃媛，徐安軍，等．流程產能和作業率的影響因素[J]．Iron & Steel，2011，46(10)：99-103.
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[4] 崔玉龍，劉教民，王靜．低壓電器信號變換技術[Ｊ]．電子技術，2002(8)：49-50.
[5] 徐茹枝，周凡雅，耿嘯風．企業新一代信息架構及云平臺的研究[Ｊ]．中國電子商情：通信市場，2012(5)：112-118.