基于泄漏通信的提升机载荷动态监测系统设计研究

摘要

提升机是煤矿生产的关键设备,在保证煤矿安全生产中起着至关重要的作用。提升机工作过程中可能出现提升超载、钢丝绳张力不平衡和卡缸等问题,为了保证矿井提升机的安全稳定运行,设计基于泄漏通信的提升机载荷动态监测系统对煤矿安全生产具有重要意义。
　　首先,根据功能要求和现场工况,采用在提升机钢丝绳液压式张力自动平衡装置平衡油缸旁路安装油压传感器,在平衡油缸上安装位移传感器,在罐笼上安装数据采集装置并和上位机进行泄漏通信的提升机载荷动态监测方案。为了对提升故障进行准确判断,设计了罐笼行程监测装置监测罐笼的实时位置。在对数据采集发送、无线数据接收和罐笼行程监测等装置的硬件和软件进行设计的基础上,结合油压传感器、位移传感器数据和罐笼行程数据实现了提升超载、钢丝绳张力不平衡超限、配重不平衡和油缸压缩到极限等提升故障的判断。
　　其次,针对实际工况分析提升井筒中无线信号传输的影响因素和泄漏电缆的分类和特性,应用泄漏电缆设计一个适用于井筒中抗衰减能力强的无线通信系统,对泄漏电缆和负载盒进行计算选型。
　　然后,针对实测值和理论值存在偏差的情况,分析平衡油缸的动态特性,提出载荷监测算法的补偿方法,并建立钢丝绳张力模型,根据实际工况进行仿真,与现场实测数据进行对比分析。
　　最后介绍了系统上位机软件在 LabVIEW中的实现,主要包括系统管理模块设计,在线监测模块设计,报警模块设计和数据存储及查询模块的设计。

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Contents

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变量注释表

1绪论

1.1 课题研究背景和意义(Background and Significance)

1.2 课题相关技术的研究现状(Present Research Status)

1.3 课题研究的主要内容与论文组织（The Paper Main Content and Its Organization）

2多绳提升机载荷动态监测方案设计

2.1功能要求分析(Functional Requirement Analysis)

2.2 多绳提升机钢丝绳工作原理及载荷监测方法分析(The Working Principle of Multi Rope Hoist Wire Rope and Analysis of Load Monitoring Method)

2.3系统总体方案设计(Overall Design of System Program)

2.4 系统通信方案设计(Design of System Communication Program)

2.5本章小结(Brief Summary)

3监测系统硬件设计

3.1 油压、位移数据采集发射装置设计(Design of Oil Pressure and Displacement Data Acquisition Launcher )

3.2 数据接收装置设计（Design of Data Receiving Device）

3.3 罐笼行程监测装置设计（ Design of Cage Travel Distance Monitoring Device）

3.4 井口大屏幕显示装置设计（Design of Large Screen Display Device nearby Pithead）

3.5抗干扰设计(Anti-interference Design)

3.6本章小结(Brief Summary)

4矿井泄漏通信应用研究

4.1 无线电波在井筒中的传输特性分析(Analysis of the Transmission Characteristics of Radio Waves in Pitshaft)

4.2 泄漏通信技术的原理及特点(Principle and Characteristics of the Leakage Communication Technology)

4.3泄漏电缆和终端负载的选型及安装（Selection and Installation of Leaky Cable and Terminal Load）

4.4本章小结(Brief Summary)

5.平衡油缸与钢丝绳张力建模仿真研究

5.1 平衡油缸动态特性分析(Dynamic Characteristics Analysis of Balancing Oil Cylinder)

5.2提升机钢丝绳张力监测算法设计（Algorithm Design of Hoist Wire Rope Tension Monitoring）

5.3 钢丝绳张力动力学分析及仿真(Analysis and Simulation of Wire Rope Tension Dynamics)

5.4 实测数据与理论分析比较(Comparison of Measured Data and Theoretical Analysis)

5.5本章小结(Brief Summary)

6提升机载荷监测与故障诊断软件设计开发

6.1系统管理模块（System Management Module）

6.2载荷监测模块（Load Monitoring Module）

6.3故障诊断模块（Fault Diagnosis Module）

6.4数据存储及查询模块(Data Storage and Query Module)

6.5本章小结（Brief Summary）

7 结论与展望

7.1总结(Summary of Paper)

7.2展望(Prospects of Research)

参考文献

作者简历

学位论文数据集