孙亮， 周公博， 王惟， 何贞志， 李婷婷

(1.中国矿业大学 机电工程学院， 江苏 徐州 221116；2.江苏师范大学 机电工程学院， 江苏 徐州 221116)

0 引言

带式输送机是煤矿运输系统的核心装备之一，其传动能力和运行性能对煤矿生产影响巨大。托辊作为带式输送机上数量最多的基础旋转与支撑部件，一旦发生故障，可能因链式反应诱发恶性事故，因此必须定期检测托辊健康状态。受限于煤矿井下恶劣环境和安全用电要求，目前煤矿现场托辊检测仍以人工巡检为主[1]，效率低，安全性差。为此，有学者提出了机器人巡检方法[2]、光纤测温法[3]、输送带内置检测模块法[1]、自检托辊[4]等。其中自检托辊将无线传感器节点放置在托辊内部，可采集托辊内部温度与振动信号，并通过无线组网方式进行传输，具有无需布线、检测准确、安全性强、可检托辊数量多等优点。

无线传感器节点一般由电池提供能量，但自检托辊的无线传感器节点位于托辊内部，因托辊需长时间工作，且结构封闭，难以拆卸，无法随时更换电池，所以节点能量问题成为自检托辊应用的关键。对环境冗余能量进行回收并为无线传感器节点供能是近年来的研究热点。煤矿井下带式输送机托辊运行工况特殊，缺少可以直接利用的环境能量。考虑到托辊具有自转的运动特性，利用其产生的机械能发电具有一定的可行性。

针对旋转体发电问题，国内外学者进行了大量研究。J. W. Kim等[6]提出了一种可由手指触发的旋转式电磁能量收集器，在3 Hz低频振动下可产生7.68 mW的平均功率。……