CN1092738A - 提升载荷的检测方法与监控系统 - Google Patents

Abstract

一种用于矿山立井提升运输中载荷检测方法与 监控系统，主要是在提升容器上，安装载荷传感器，通 过载荷传感器将提升载荷转换为电信号，由发射器经 提升钢丝绳发射到井上。井上由接收器把载荷信号 接收下来，送给由单片机系统组成的主机，单片机系 统根据载荷的大小和变化情况诊断过载、卡罐和松绳 故障，发出相应的报警显示和报警声响信号，并自动 控制提升机的运行状态，防止事故的发生，起到保障 安全生产的目的。

Description

本发明属于矿山立井运输系统中，载荷的检测方法与监控设备。

目前，在矿山立井提升中对提升机的实际运行载荷尚没有实用的检测方法，因此，在提升机运行过程中常见的过载、卡罐和松绳故障，无法发出报警信号提醒提升机司机立即停止运行，一旦发生这类事故往往造成严重的人身和财产损失。

本发明的目的是提供一种提升机载荷的检测方法和监控系统。通过对提升机运行中的载荷检测，根据载荷的大小和突然变化的情况来诊断过载、卡罐和松绳故障，并通过该监控系统及时地声光报警来提醒工作人员采取必要的应急措施;监控系统还能够根据载荷的性质，自动控制提升机的运行状态，来防止故障的发生，起到保障安全生产的目的。

本发明提供的对提升运行中的载荷进行检测的方法是：1、在提升容器（罐笼或箕斗）的拉杆与横梁之间安装载荷传感器，在提升容器上安装信号发射器，提升载荷的大小通过载荷传感器转换为电信号输入到发射器;2、发射器将该电信号放大、处理后通过提升钢丝绳传递到井上，由安装于井上的接收器接收送入单片机系统;3、单片机对信号进行处理和转换，区分正常载荷和故障载荷;4、诊断出运行中的过载故障、卡罐故障和松绳故障，通过外围电路发出报警显示信号和报警声响信号，并及时控制提升机停止运行;5、通过打印机打印一个提升周期的载荷。

提升载荷的检测方法是由以下监控系统实现的：

其工作原理是，载荷传感器被安装于罐笼（箕斗）的拉杆和横梁之间，提升载荷通过拉杆和横梁以压力的形式作用在传感器上，传感器将压力转换为电信号送给随罐笼一起移动的发射器，发射器将信号进行电压放大、调频处理和功率放大后，通过提升钢丝绳发送到井上。井上的接收器将载荷信号接收下来，并进行放大与处理后送给单片机系统。单片机对载荷进行记录，并根据载荷的大小和变化情况诊断出运行中的过载、卡罐和松绳故障，发出报警显示信号和报警声响信号，同时发出控制信号控制提升机的运行状态。

本发明解决了矿山立井提升运行中载荷的检测与监控问题，能有效地防止提升事故的发生，保障矿井的生产安全。本发明是通过实际运行载荷的大小，来诊断过载、卡罐和松绳故障，以及通过钢丝绳将信号传递到井上，形成了一种独特的检测方法和监控系统。

下面结合附图1至附图8说明本发明详细的实施例。

图1为载荷传感器的结构图，图2和图3是发射器的原理框图和电原理图，图4和图5是接收器的原理框图和电原理图，图6是单片机系统的原理框图，图7是单片机系统输入电路的电原理图，图8是声响报警电路的电原理图。

1、载荷传感器

载荷传感器如图1所示，其构造是在传感器的A面和B面上贴有电阻应变片。提升载荷以压力的形式作用在传感器上时，传感器以应变的大小表现出来，应变片将应变的大小转换为电信号送给发射器。传感器有左罐和右罐两套。

2、发射器

发射器的原理框图和电原理图如图2、图3所示。提升载荷由应变片R1、R2、R3、R4组成的电桥转换成电压信号，再由3个高精度的运算放大器IC1、IC2、IC3组成的测量放大器进行电压放大后，通过电压跟随器（IC4）送给压控振荡器（IC5），压控振荡器将电压信号转化为调频信号，又通过电压跟随器（IC6）送给由4个晶体管（BG1-BG4）组成的功放推动由L1和C1、R21组成的串联谐振器，最后通过提升钢丝绳发射到井上。发射器的电源是由两个矿灯电池经稳压块稳压获得的。发射器有左罐和右罐两套。

3、接收器

接收器的原理框图和电原理图如图4、图5所示。接收器的作用是将发射器通过提升钢丝绳发送来的调频载荷信号接收下来，并进行信号的放大和处理，最后送给单片机系统。

通过导线把经过钢丝绳传递到提升机外壳上的载荷信号输入到接收器的前置放大器，前置放大器（IC7）是带有高通滤波器的具有较小放大倍数的电压放大器，它能接收载荷信号而消除50赫的工频干扰;陷波放大器（IC8）用来阻止另一罐笼的载荷信号而让本罐笼的载荷信号通过，并进行放大;末级放大器（IC9）是具有较大放大倍数的电压放大器。接收器由左罐和右罐两套。

发射器的电源是由220V的市电，经变压、整流和稳压滤波而得到的正负5V的直流电源。

4、单片机系统

图6是单片机系统的原理框图。它包括输入电路、单片机核心电路和输出外围电路三大部分。

输入电路如图7所示，它将调频载荷信号通过三级放大器（IC10-IC12）放大，并进行滤波处理，然后由施密特整形电路（IC13）整形成为调频方波，通过光电耦合器进行光电隔离，消除干扰，送到单片机8031的T0和T1管脚。

左罐调频载荷信号经单片机外部的T0脚进入单片机内部的计数寄存器THL0，计数器THL0记录左罐调频载荷信号的脉冲个数;右罐调频信号经单片机外部T1脚进入单片机内部的计数寄存器THL1，计数寄存器THL1记录右罐调频载荷信号的脉冲个数。由晶体振荡器和分频器组成的数据采集器INT产生13赫的方波送入单片机的INT0脚，即每隔1/13秒产生一个脉冲向INT0提出中断申请，单片机立即响应中断并在中断服务程序中取出THL0和THL1计数寄存器内的数据，再接着向THL0和THL1清零，为下一次计数作准备。在THL0和THL1计数寄存器内取出的数据，就是计数寄存器在1/13秒中的计数值。该计数值与送入到T0和T1脚的调频信号的频率成正比，即与载荷的大小成正比。外部随机存储器RAM用于存放提升载荷数据。EPROM用来作为程序存储器。锁存器QUA用来锁存低8位地址。载荷数据送给8位译码器BCD进行译码驱动后，由8位数码器LET显示左、右罐笼的载荷数据。载荷还可以通过打印接口PIO由微型打印机PRI打印。根据载荷数据的大小，由单片机诊断出提升机运行中的过载、卡罐和松绳故障，并使相应的故障显示灯BJXSP点亮和让声响报警电路发出报警声响。当载荷很大将要发生卡罐和松绳严重故障时，单片机经驱动电路PDP使继电器JDP上电动作，接于提升机电控安全回路中的常闭结点打开，提升机便断电、抱闸而停车。原理图中的74LS138地址译码器为译码驱动器、打印机和报警音响提供译码地址。到位开关SW的作用是只有罐笼（箕斗）离开井口和井底的中间位置时给于报警，在井口和井底的位置时，不于报警。打印安钮SWP用来控制打印机的打印状态，分为左打印和右打印。系统时钟CRY采用12兆晶振，复位电路RST采用上电和手动复合形式。

图8是故障声响报警的具体电路。它由74LS77锁存器、CD4066模拟开关、3988音乐集成电路和扬声器组成。当发生过载、卡罐和松绳故障时，发出不同的报警声响。3988是一种能发出四种不同声响的音乐集成电路。

Claims (6)

1、一种检测矿山立井提升运输载荷的方法，其特征是：

1.1、在提升容器的拉杆与横梁之间安装载荷传感器，在提升容器上安装信号发射器，提升载荷的大小通过载荷传感器转换为电信号输入到信号发射器；

1.2、信号发射器将电信号处理、放大后，通过提升钢丝绳传送到井上，由安装于井上地面的信号接收器接收后送入单片机系统；

1.3、单片机对电信号处理，区分正常载荷和故障载荷，诊断出提升运行中的过载、卡罐和松绳故障，并通过外围电路(报警装置和控制装置)进行声光报警和自动控制提升机的运行状态，通过打印机输出提升载荷。

2、一种实现如权利要求1所述检测方法的监控系统，其特征是由载荷传感器、信号发射器、信号接收器、单片机系统主机组成的。

3、如权利要求2所述的监控系统，其特征是所述的载荷传感器由外壳和贴于其A、B面上的电阻应变片组成的。

4、如权利要求2所述的监控系统，其特征是所述的信号发射器由测量放大器、电压跟随器、压控振荡器、功率放大器和谐振器共同组成的。

5、如权利要求2所述的监控系统，其特征是所述的信号接收器由前置放大器、陷波放大器、末级放大器共同组成的。

6、如权利要求2所述的监控系统，其特征是所述的单片机系统主机包括输入电路、单片机核心电路和外围电路，其中输入电路由三级电压放大器、整形电路和光电耦合器组成;外围电路由报警显示与报警音响电路、故障控制电路组成。

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