基于无线定位的松绳保护系统的制作方法

本实用新型涉及矿山设备领域，具体涉及一种基于无线定位的松绳保护系统。

背景技术：

提升机是连接矿山地面和地下的咽喉设备，主要用于运送人员、矿石及物料等。缠绕式提升机由电机带动卷筒，卷筒带动其上的钢丝绳，钢丝绳连接罐笼在井筒中上下运动，运行深度从200米至1100米左右；

由于采用钢丝绳柔性传动，绳端载荷靠罐笼自重张紧，若罐笼出现卡阻，会造成钢丝绳松绳。当不能及时准确报警时，罐笼会自由下落易扯断钢丝绳，造成财物损失或人员伤亡。钢丝绳松绳位置会随着容器在井筒中的位置不同而不同，但大部分主要集中在两个位置，一个是机房处，一个是罐笼顶。

目前对松绳的检测主要采用行程开关或光幕式光电开关来检测，检测准确率不高、容易误动、故障率高，而且现有检测系统普遍安装在机房处，只能检测机房处的松绳故障，不能检测罐笼顶部发生的松绳现象，无法完全排除安全隐患、影响生产、而且维修费用高。此外，还有部分检测系统采用力矩传感器来测量钢丝绳受力以检测是否发生松绳现象，但这种检测存在安装困难、整定不易等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于无线定位的松绳保护系统，以解决现有技术中松绳检测系统无法准确、全面、可靠的检测松绳故障，同时安装复杂，维护保养费用高等问题。本实用新型提供的松绳保护系统采用无线定位原理对罐笼进行定位测速，通过将罐笼的速度与提升机主导轮的速度进行比较分析来判断是否发生松绳故障，不受检测位置的限制，能够检测井筒中的任何区域，检测准确、全面、可靠，而且安装调试简单方便、维护保养费用低，实用性好，详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的基于无线定位的松绳保护系统，包括控制箱、用于检测罐笼位置的定位装置、与定位装置无线连接的无线定位基站和用于检测提升机主导轮速度的测速装置。

作为本案的重要设计，所述无线定位基站安装在井筒、斜巷、中段码头门中的任一位置。

作为本案的优化设计，所述定位装置安装在罐笼或与罐笼固定相连的部件上。

作为本案的优化设计，所述测速装置安装在提升机主导轮或与提升机主导轮传动连接的部件上。

作为本案的优化设计，与提升机主导轮传动连接的部件包括提升机电机、提升机减速机。

作为本案的优化设计，所述定位装置包括无线定位基站从站、无源定位卡、有源定位卡、电子定位标签。

作为本案的优化设计，所述测速装置包括速度传感器、编码器、测速机。

工作原理：当提升机通过拉绳带动罐笼在井筒或斜巷中运行时，无线定位基站对定位装置发送一脉冲信号，定位装置收到脉冲信号后反馈给无线定位基站一脉冲信号，待该脉冲信号返回无线定位基站后，无线定位基站便计算出两次脉冲信号的时间差，继而得出罐笼在井筒或斜巷中的位置，之后，无线定位基站再次对定位装置发送一脉冲信号，以得出罐笼在井筒或斜巷中的下一个位置，然后，无线定位基站将测得的罐笼的两个位置信息和发送两次脉冲信号的时间间隔信息一并传送至控制箱，控制箱根据两个位置信息和时间间隔计算出罐笼的速度，（由于无线定位基站发出的连续两次脉冲信号时间间隔极短，因此罐笼在该时间间隔内移动的位移也非常小，基本上可以忽略不计，故控制箱根据两个位置信息和时间间隔计算出罐笼在该段时间内的平均速度基本上就是罐笼在该位置时的瞬时速度），之后，控制箱根据无线定位基站和罐笼的位置对计算出的罐笼的瞬时速度进行修正，与此同时，控制箱采集测速装置测得的提升机主导轮的转速信号并与计算出的罐笼的瞬时速度进行比较，当罐笼速度与主导轮速度相差超过80%、同时速度相差超过80%的持续时间也超过0.5s即可判断拉绳发生松绳故障，此时，控制箱向提升机控制系统发送松绳故障信号，由提升机控制系统控制提升机主导轮制动，从而及时阻止拉绳进一步松绳。

有益效果在于：本实用新型所述的松绳保护系统采用无线定位原理对罐笼进行定位测速，通过将罐笼的速度与提升机主导轮的速度进行比较分析来判断是否发生松绳故障，不受检测位置的限制，能够检测井筒中的任何区域，检测准确、全面、可靠，而且安装调试简单方便、维护保养费用低，实用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的工作流程图；

图3是本实用新型拉绳正常运行时的示意图；

图4是本实用新型机房处拉绳发生松绳时的示意图；

图5是本实用新型罐笼顶处拉绳发生松绳时的示意图；

图6是本实用新型控制箱的内部结构原理图。

附图标记说明如下：

1、无线定位基站；2、定位装置；3、控制箱；4、测速装置；5、提升机控制系统；6、提升机主导轮；7、天轮；8、拉绳；9、井筒；10、罐笼。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图5所示，本实用新型提供的基于无线定位的松绳保护系统，包括控制箱3、定位装置2、无线定位基站1和测速装置4，无线定位基站1用于计算容器的当前位置；

测速装置4安装在提升机主导轮6或与提升机主导轮6传动连接的部件上，比如提升机电机、提升机减速机等，用于检测提升机主导轮6的速度，测速装置4可以采用速度传感器测速，或者编码器测速，也可以采用测速机测速，当采用编码器时，编码器安装于主导轮上，用于测量主导轮理论缠绕的钢丝绳的长度，该长度理论上应该等于容器的运行距离；

控制箱3安装在井口或提升机房内并与无线定位基站1、测速装置4连接，用于实时采集无线定位基站1计算出的罐笼10的位置信息和测速装置4测得的提升机主导轮6的转速信息，并能根据罐笼10的位置信息计算出罐笼10的速度，接着通过无线定位基站1与定位装置2的安装位置对计算出的罐笼10的速度进行速度修正，修正后的速度精度误差<0.1m/s，然后将修正后的速度与提升机主导轮6的转速进行比较判断拉绳8是否发生松绳故障，若发生松绳故障，控制箱3向提升机控制系统5发出松绳故障信号，通过提升机控制系统5控制提升机主导轮6制动，从而及时阻止拉绳8进一步松绳；

定位装置2安装在罐笼10或与罐笼10固定相连的部件上，主要用于根据无线定位基站1向其发送的定位请求向无线定位基站1发送定位脉冲信号，使无线定位基站1根据定位脉冲信号计算出定位装置2，也就是罐笼10在矿井中的位置；定位装置2可采用无线定位基站从站定位、无源定位卡或有源定位卡定位以及电子定位标签定位，当采用无线定位基站从站定位时，需要在罐笼10的顶部配置电源箱为无线定位基站1从站供电；

无线定位基站1安装在煤矿的井筒9、斜巷、中段码头门中的任一位置，无线定位基站1与定位装置2无线连接，用于向定位装置2发送脉冲信号并根据反馈回来的脉冲信号计算出罐笼10在矿井中的位置供控制箱3分析计算罐笼10的移动速度用，脉冲信号的测量频率不小于15hz，无线定位基站1具备通讯接口，能将计算出的罐笼10的位置数据实时传输给控制箱3。

本实用新型的基于无线定位的松绳保护系统采用无线定位方法来实时检测罐笼10的运行速度，然后通过与提升机主导轮6的速度进行比较来判断是否发生松绳，当出现松绳故障时，由控制箱3向提升机控制系统5发出松绳故障信号，继而由提升机控制系统5控制提升机主导轮6制动，从而及时阻止拉绳8进一步松绳，检测准确可靠，罐笼10位置的计算精度误差<10cm，同时检测过程中不受拉绳8运行中的震颤影响，不受拉绳8上油污影响，误动概率极低，而且能够实现全行程的松绳保护，安装调试方便，便于更换、维护和测试试验。

在图6中，同步开关用于修正编码器的累计误差，帮助无线定位基站1确定罐笼10的位置；tmcounter高速计数模块用于计量编码器发送的脉冲数；rj/rs485位通讯模块用于将无线定位基站1检测到的罐笼10的位置信号传输至控制器；i/o模块用于将同步开关信号传送至控制器；控制器采用arm/plc控制器，用于将编码器发送的脉冲数值转换为主导轮6的速度信号，并且将定位装置2的位置信号通过采样后转换为罐笼10的速度信号，并结合同步信号对罐笼10的位置信号进行适时修正，并比较两个速度信号，判断是否发生松绳并及时发出松绳信号。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。