CN115877898A - 一种提升机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升机控制系统，提升机箱体内设置有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器连接有加热板；提升机箱体内设置有气压计；提升机箱体外侧的井壁上固定间隔安装有红外感应器；提升机箱体内设置有声音采集器和光感应器；提升机控制系统还包括有速度及加速度感应器，速度及加速度感应器连接有自动减速保护装置；提升机箱体内设置有粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置。该控制系统的使用可以对提升机内与安全性和舒适性相关的参数进行实时监控和调节，与矿井产量进行关联并进行适应性调节，达到提高提升机箱内安全性和舒适性并在一定程度上提高矿井产量的功效。

Description

一种提升机控制系统

技术领域

本发明属于提升机技术领域，具体涉及一种提升机控制系统。

背景技术

提升机是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。提升机一般指功率较大、提升能力较强的大型机械设备。通过动力机械拖动柔性件钢丝绳及所运输的货物上下运动完成运输过程，钢丝绳是起重机械不可或缺的重要零件，主要品种有磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳、不锈钢丝绳、光面钢丝绳等等。

矿井提升机是往复运送采矿工人的提升机械，其不仅要达到快速转运人员的功能，还要充分保证采矿工人的安全，目前矿井提升机及其控制系统对转运速度以及箱外安全性方面都做了很多研究和适应性改进，例如公开号为CN115215173A所公开的矿井提升机安全制动系统、公开号为CN112320547A所公开的矿井提升机安全保护装置、公开号为CN210665780U所公开的提升机速度监控装置等。但除此之外还有很多值得我们关注的地方，例如提升机运行过程中提升箱内的安全性和舒适性，并且我们也应该注意到，在提升机箱体内是采矿工人进入矿井的初始时间，其在提升机内的感受也和其生产效率有一定关联，特别是当到达提升机运行终端时，此时的提升机内环境较工人工作环境最为接近，此时的环境参数与采矿工人的产量更加密切相关。所以如何对提升机内安全性和舒适性参数进行监控及调节，并同时与产量数据进行关联并做出相关调节，成为具有实际研究和开发意义的项目。

发明内容

本发明提供了一种提升机控制系统，该控制系统的使用可以对提升机内与安全性和舒适性相关的参数进行实时监控和调节，与矿井产量进行关联并进行适应性调节，达到提高提升机箱内安全性和舒适性并在一定程度上提高矿井产量的功效。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提升机控制系统，包括提升机电控系统和提升机箱体，所述提升机箱体内设置有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器连接有加热板；所述提升机箱体内设置有气压计；所述提升机箱体外侧的井壁上固定间隔安装有红外感应器；所述提升机箱体内设置有声音采集器和光感应器，光感应器与所述温度传感器相连，并连接在提升机箱体内设置的水箱喷水口处；所述提升机控制系统还包括有速度及加速度感应器，速度及加速度感应器连接有自动减速保护装置；所述提升机箱体内设置有粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置，粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置后端连接在提升机箱体的排风口以及新鲜空气传送风机上；所述提升机箱体内设置有摄像头。

优选的，所述温度传感器和加热板之间设置有温控装置；所述温控装置包括监控主板，监控主板上集成有单片机、数传芯片、存储芯片和串口模块。

优选的，所述气压计通过信号处理器与所述提升机箱体内设置的红外接收器相连，红外接收器后端通过继电器连接有内通信模块。

优选的，所述光感应器与所述声音采集器并列连接在温度传感器上，温度传感器后端连接有第一PLC控制器，第一PLC控制器后端连接在所述水箱喷水口处。

优选的，所述速度及加速度感应器包括安装在提升机传动轴上的轴角编码器，轴角编码器后端连接有第二PLC控制器，第二PLC控制器连接有继电器，继电器连接在提升机电控系统上。

优选的，所述速度及加速度感应器还包括设置的接收位置信息使用的外通信模块；所述外通信模块可以在提升机到达指定位置后发出减速指令，并控制提升机电控系统控制提升机减速。

优选的，所述粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置连接在第一PLC控制器上。

优选的，所述提升机箱体最顶端设置有监控摄像头，监控摄像头监控提升机整体情况以及提升机运动姿态。

优选的，所述提升机控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S1：每天记录温度传感器、湿度传感器、气压计、声音采集器、光感应器、速度及加速度感应器、粉尘及洁净度传感器、可燃气体浓度检测装置和摄像头检测到的参数，并搭配当天矿井产量以及人员变化情况进行记录并作为提升机运行参数进行存储；

S2：当提升机到达矿井最底部时，做短暂停留，重点感应并记录此时提升机的感应参数，并作为提升机终端参数进行存储；

S3：根据提升机运行参数、提升机终端参数和产量及人员数据制作曲线图，并根据响应面分析法进行模型预测；

S4：根据模型预测数值找到产量最高点所对应的提升机运行参数和提升机终端参数，根据参数值对提升机运行参数以及工人生产环境进行对应调整；

S5：继续记录提升机运行参数、提升机终端参数以及产量和人员数据，并进行存储；

S6：重复循环以上S3至S5步骤，继续修订曲线及模型预测并调整控制参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过设置的对提升机箱内参数进行监控的部件，包括温度、湿度、气压、声音、光、粉尘等，提升了提升机运送人员的安全性和舒适性；

2.将各参数检测及其控制和调节部件进行联动，达到了对提升机运行中箱内参数的并行监控和综合判断及调节，确保了参数检测和调节的准确性；

3.将提升机参数检测和矿井产量进行相应关联，并对相应参数进行预测和调节，在提高矿井提升机运行安全性和舒适性的基础上，达到提高矿井产量的效果；

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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公开的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提升机控制系统示意图；

图2为本发明温度A与湿度B对矿物产量Y的响应面图；

图3为本发明温度A与湿度B对矿物产量Y的等高线图；

图4为本发明温度A与光强度C对矿物产量Y的响应面图；

图5为本发明温度A与光强度C对矿物产量Y的等高线图；

图6为本发明温度A与气压变化速率D对矿物产量Y的响应面图；

图7为本发明温度A与气压变化速率D对矿物产量Y的等高线图；

图8为本发明湿度B与光强度C对矿物产量Y的响应面图；

图9为本发明湿度B与光强度C对矿物产量Y的等高线图；

图10为本发明湿度B与气压变化速率D对矿物产量Y的响应面图；

图11为本发明湿度B与气压变化速率D对矿物产量Y的等高线图；

图12为本发明光强度C与气压变化速率D对矿物产量Y的响应面图；

图13为本发明光强度C与气压变化速率D对矿物产量Y的等高线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

请参阅图1-图13，本发明提供一种技术方案：一种提升机控制系统，包括提升机电控系统和提升机箱体，提升机箱体内设置有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器连接有加热板；提升机箱体内设置有气压计；提升机箱体外侧的井壁上固定间隔安装有红外感应器；提升机箱体内设置有声音采集器和光感应器，光感应器与温度传感器相连，并连接在提升机箱体内设置的水箱喷水口处；提升机控制系统还包括有速度及加速度感应器，速度及加速度感应器连接有自动减速保护装置；提升机箱体内设置有粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置，粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置后端连接在提升机箱体的排风口以及新鲜空气传送风机上；提升机箱体内设置有摄像头。

在提升机内安装温度传感器和湿度传感器，对提升机提升箱体内的温度和湿度进行检测，其中温度和湿度的检测是兼顾安全和舒适度的需求，即温度传感器的检测可以检测箱体内温度情况，即保证提升机运送工人的温度舒适性，当提升机发生火灾等温度异常情况时，也可以检测到，以为后续做出相应的措施做好准备。湿度的检测可以保证工人在良好的湿度环境下进行运送，也要保证提升机部件不会处于湿度较高而一些电子部件处于受潮的风险当中。当感应到的温度和湿度数据后，经过综合判断不论是舒适度还是安全风险决定需要进行调节时，可以启动加热板对提升机箱体内空气进行加热，改变环境的温度和湿度。为了监测提升机所在的矿井深度位置，在提升机内设置气压计，根据不同高度的气压不同来大致显示提升机所在的深度位置，为了进一步精确测定提升机的深度，在提升机所在矿井的外壁间隔一定距离设置多个红外感应器，并在提升机内设置对应的红外接收器，当提升机到达特定位置后，红外感应器感应到提升机位置并发送信号给提升机内的红外接收器，通过接收到的深度位置配合气压计的位置，两者综合判断准确的提升机位置。

声音采集器和光感应器可以监控提升机内的声音和光情况，如果出现异常声音或异常光源，可以及时检测到，除了保证舒适性外，如果提升机内某些设备发出异响，也可以作为后续做出应对措施的判断标准，并且将光感应器和温度传感器相连，两者进行综合判断，假如发生火灾，会感应到异常的温度和光源，连接后端的水箱喷水口进行灭火，此时再配合其他检测手段比如视频监控，即可以更精确判断火源，进行精准定位消防。并且在某些情况下也可以再将声音采集器和光感应器以及温度传感器三者相连，利用火灾发生时燃烧的声音作为另一个判断标准，更加防止了火情误判的发生。

提升机控制系统还设置有速度及加速度感应器，且速度及加速度感应器后端还连接有自动减速保护装置，检测提升机的实时速度和加速度，当速度或加速度过大需要降低时，自动启动减速保护装置，进行减速控制。在某些情况下，将速度及加速度感应器与温度传感器、光感应器和声音采集器信号进行连通，当速度或加速度过大时，危险发生的概率增大，此时加快声音、光和温度的感应和检测频率，以便更加及时的发现危险的发生。

提升机内还安装粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置，特别是在矿井中，除了工作环境外，提升机内粉尘及洁净度和可燃气体的检测，都是十分必要的，除了为采矿工人提供好的转运环境外，更加为了其工作安全考虑，在某些实施例中，将粉尘及洁净度传感器、可燃气体浓度检测装置和温度传感器、光感应器、声音采集器的信号进行连通，当检测到粉尘过大时，加大温度、光和声音的采集频率，并控制打开通风装置的排风口以及新鲜空气的传送风机，进一步避免危险的发生。

摄像头的安装，可以对提升机箱体内的情况进行整体监测，并与其他检测设备进行连接，包括温度传感器、光感应器、声音采集器等，特别是当以上监测设备监测到有异常时，摄像头可以针对特定的位置进行自动有针对性的放大拍摄观察，综合判定是否有现实危险的发生，并有针对性的进行后续的处置。

温度传感器和加热板之间设置有温控装置；温控装置包括监控主板，监控主板上集成有单片机、数传芯片、存储芯片和串口模块。温度传感器感应到温度变化后，对加热板进行控制，通过电加热对空气进行升温，其中是由温控装置对加热板进行控制，控制其加热温度以及加热时间，温控装置上设置的监控主板，以及其上的单片机、数传芯片、存储芯片和串口模块，除了满足温度传感器信号分析及传输和加热板控制功能外，也可以对湿度传感器、光感应器、声音采集器等传输来的信号进行转换、分析及后续处理。当发生火灾时，除温度传感器会感应到局部温度升高较快外，光感应器也会感应到光亮增大，且如果燃烧较为强烈时声音采集器会感应到燃烧声，光感应器和声音采集器的信号也会通过温控装置进行分析处理，控制加热板立即停止加热，以免发生更严重的火灾。

气压计通过信号处理器与提升机箱体内设置的红外接收器相连，红外接收器后端通过继电器连接有内通信模块。

根据海拔不同气压不同的原理，在提升机内设置气压计，气压计可将感应到的气压变化转化为提升机所在深度数据，当井壁上的红外感应器感应到提升机的位置后，会同时将位置信号发送给提升机箱体内设置的红外接收器，红外接收器在接收到深度数据后再与气压计检测到的深度数据进行比对，比对无误后通过红外接收器后端设置的继电器发给内通信模块，内通信模块将数据发给外通信模块，井外人员通过外通信模块获取深度数据，如果深度数据异常或深度数据变化速率异常，则会引起井外人员的注意。

光感应器与声音采集器并列连接在温度传感器上，温度传感器后端连接有第一PLC控制器，第一PLC控制器后端连接在水箱喷水口处。

将光感应器与声音采集器并列连接在温度传感器上，当有火情发生时，首先提升机内部局部会有火光出现，此时光感应器感应到火光所在位置并传递给温度传感器，温度传感器如果未感应到火光位置有明显温度上升，可能是检测误差，则停止后续动作，但如果感应到温度上升，温度传感器将信号通过后端的第一PLC控制器打开水箱喷水口，水箱喷水口针对火情位置喷水灭火。如果火情起始时就突然变得很大，除了光感应器感应到光亮外，声音采集器会采集到火烧的声音，此时光感应器和声音采集器的双重信号共同作用在温度传感器上，加快温度传感器的感应和判断，或者降低感应预警的温度阈值，以便快速启动后端的第一PLC控制器，控制进行喷水灭火。

速度及加速度感应器包括安装在提升机传动轴上的轴角编码器，轴角编码器后端连接有第二PLC控制器，第二PLC控制器连接有继电器，继电器连接在提升机电控系统上。

速度及加速度感应器不随提升机运动而在矿井内上下运动，其安装在提升机的传动轴上，其包括轴角编码器，通过轴角编码器将转轴的角位移转换为数字量输出，再通过后端的第二PLC控制器将信号传递至继电器，利用继电器向提升机电控系统发送指令，如果速度或加速度过大，则开始控制其进行制动，如果速度或加速度过小，则控制其提速或加快提升。

速度及加速度感应器还包括设置的接收位置信息使用的外通信模块；外通信模块可以在提升机到达指定位置后发出减速指令，并控制提升机电控系统控制提升机减速。

在速度及加速度感应器上设置外通信模块，用来接收提升机内部的内通信模块发来的提升机位置以及其他提升机内所感应到的参数和信息，当提升机外通信模块收到的信息显示提升机已经到达或即将到达指定深度时，外通信模块发出减速指令控制提升机电控系统对提升机进行提前减速。为了进一步保证安全，在某些实施例中，内通信模块也与温度传感器后端的第一PLC控制器相连，即当检测到火情等危险时，第一PLC控制器也将信号同时经过内通信模块传递给外通信模块，同样发出减速指令，控制提升机电控系统进行提升机减速。

粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置连接在第一PLC控制器上。

粉尘及洁净度、可燃气体也都是提升机运行中事关舒适度和安全性的重要指标，其中粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置都连接在第一PLC控制器上，当检测到粉尘过高时，第一PLC控制器将控制信号传递给水箱喷水口，进行喷水降尘，当然如果是摄像头检测到提升机内有工作人员，则不进行喷水。如果检测发现可燃气体浓度过高，通过第一PLC控制器将控制信号发送给温控装置和排风口以及新鲜空气传送风机上，温控装置控制加热板停止加热，避免发生爆炸的危险，排风口以及新鲜空气传送风机快速将可燃气体排出，当浓度降低时，继续启动加热板进行控温。

提升机箱体最顶端设置有监控摄像头，监控摄像头监控提升机整体情况以及提升机运动姿态。

提升机箱体最顶端高位安装有监控摄像头，使其可以观察整个提升机箱体的各个部分，并且具有放大观察功能，当其他感应器、传感器或采集器感应到提升机箱体某些部位出现异常时，可以在第一PLC控制器的控制下进行局部放大监控摄像。监控摄像头除了可以拍摄提升机箱体内部各部件外，还可以监控提升机的整体运动姿态，并通过内通信模块反馈到外通信模块，展示给井外人员。

一种提升机控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S1：每天记录温度传感器、湿度传感器、气压计、声音采集器、光感应器、速度及加速度感应器、粉尘及洁净度传感器、可燃气体浓度检测装置和摄像头检测到的参数，并搭配当天矿井产量以及人员变化情况进行记录并作为提升机运行参数进行存储；

S2：当提升机到达矿井最底部时，做短暂停留，重点感应并记录此时提升机的感应参数，并作为提升机终端参数进行存储；

S3：根据提升机运行参数、提升机终端参数和产量及人员数据制作曲线图，并根据响应面分析法进行模型预测；

S4：根据模型预测数值找到产量最高点所对应的提升机运行参数和提升机终端参数，根据参数值对提升机运行参数以及工人生产环境进行对应调整；

S5：继续记录提升机运行参数、提升机终端参数以及产量和人员数据，并进行存储；

S6：重复循环以上S3至S5步骤，继续修订曲线及模型预测并调整控制参数。

将提升机的各种感应参数进行记录，主要包括温度、湿度、气压变化速率、声音数据、光感数据（主要反应提升机内灯光亮度）、速度及加速度数据、粉尘及洁净度情况等，每天工人下井和上井过程各记录一次，并同时记录每次下井工作的工人数量以及工人的具体信息，并每天记录矿井的产量信息。特别是当提升机将采矿工人送至工作位时，此时将提升机停留在工作位置附近，提升机内的环境参数最接近工人的工作位置环境参数，将此时的环境参数做重点记录。记录几天数据后，通过响应面分析法制作响应面分析曲面模型并进行预测，预测矿物产量最高点时，获取提升机运行以及提升机到达工人工作位置时的环境参数数值，并将其设定为提升机运行和工人工作环境的参数，重复记录参数及产量情况，并持续利用响应面法修订预测模型，持续修订参数设置，对矿物产量进行持续改进提升，这样做也避免了由于更换采矿工人或改变工人数量而造成的数据不准确现象。

其中，利用以上记录的参数数据，以温度、湿度、光强度、气压变化速率（速度及加速度数据）四个参数为自变量，取矿物产量为响应值，通过响应面分析的Design-expert软件对各因素间的交互作用进行响应面分析，绘制出以矿物产量为响应值的响应面3D曲线图和等高线图（见图2-图13），其中曲线越陡峭，说明该因素对矿物产量影响越大。且利用所得数据进行多元化回归分析，得到相应变量：温度A、湿度B、光强度C、气压变化速率D（与速度及加速度数据关联较大故只采用其一即可反应相关数据影响情况）与响应值（矿物产量Y）之间的多元二次回归方程：矿物产量Y=-19.1265+1.0156A+0.5268B+0.5628C+0.0658D-0.0003AB-0.0058AC-0.0068AD+0.0028BC+0.0058BD-0.0005CD-0.0145A²-0.0006B²-0.0368C²-0.0005D²，并由以上得到通过目前已知统计数据下模拟的最高矿物产量情况下的最佳自变量参数据，并通过本发明的控制系统进行对应控制，控制完成后产生新的参数数据，继续记录并更新参数，作为新的统计数据参与第二轮的响应面数据预测，然后启动第二轮的参数控制，以此往复不断进行调整。

其中主要控制过程为：通过加热板、水箱、新鲜空气传送风机控制温度A和湿度B数据；通过提升机电控系统、自动减速保护装置控制提升机箱体的升降速度来控制气压变化速率和速度及加速度数据D；通过灯光亮度控制光感数据C；其他相关性较小的因素为通过新鲜空气传送风机控制粉尘及洁净度情况。

利用提升机控制系统对提升机进行环境参数监控和设置，并为提升机运行提供安全保障，也为采矿工人工作环境参数设置提供参考，并结合环境参数对产量的影响且进行控制，改变了之前的提升机只考虑工作速率和安全性的情况，赋予了提升机更多的功能。

工作过程：

采矿工人进入位于地面上的矿井提升机内，关闭矿井提升机门，矿井提升机控制系统开始工作，温度传感器开始监控温度、湿度传感器监控湿度、声音采集器采集提升机箱体内的声音数据、光感应器感应提升机箱体内光的亮度、粉尘及洁净度传感器感应提升机箱体内的粉尘情况、可燃性气体浓度检测装置检测提升机箱体内的可燃气体范围，而气压计则实时检测提升机当时的气压，在提升机下降过程中，井壁上的红外感应器感应到提升机经过，并将位置信号传递给提升机箱体内的红外接收器，通过信号处理器将红外接收器位置信号与气压计信号比对后，通过内通信模块将校准后的位置信息发送至外通信模块，当到达指定位置的前一个红外感应器时控制进行减速。

其中温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，在本发明中温度传感器可使用热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器、电阻温度检测器或者IC温度传感器皆可；湿度传感器可以使用电阻式或者电容式湿度传感器；而声音采集器又叫音频采集器、声音传感器，相当于一个话筒（麦克风），它用来接收声波，显示声音的振动图像，但不能对噪声的强度进行测量。该采集器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接收，并传送给第一PLC控制器；光感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，接收感应器将收到之光线讯号转变成电信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制，光感应器的信号也传输给第一PLC控制器；而PLC控制器是可编程逻辑控制器，一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合而成。

粉尘及洁净度传感器工作原理主要有光散射法、β射线、交流静电感应原理，可使用激光粉尘仪或者在线连续检测粉尘仪；而可燃气体浓度检测装置使用催化型或者红外光学型皆可；提升机箱体内主要以第一PLC控制器作为主控制部件，而井外主要以第二PLC控制器为主控制部件。

提升机控制系统的各传感器、感应器工作原理和过程同上，其中提升机箱体内的感应数据统一汇总在第一PLC控制器，矿井外部部件感应数据主要汇总在第二PLC控制器，且第一PLC控制器汇总的数据通过内通信模块发送至外通信模块并经过第二PLC控制器到达后部的存储设备进行存储和记录，并人为输入当天的采矿工人情况（主要包括人数，也可以具体精确到个人），当天结束再输入当天的矿物产量数据。

经过多天的数据积累，利用响应面法对数据回归进行建模，并进行曲面预测，预测产量最高的提升机环境参数数值，并根据其对提升机参数进行控制，如果温度不足则通过温控装置控制加热板升温，如果速度或者加速度过高，则控制其降速等等。并继续积累数据，修正预测模型，并持续做出参数控制的调整。

（1）发生火灾的情况：

当提升机箱体内发生火灾时，首先光感应器和温度传感器会同时感应到光感提升和温度的异常升高，并将异常数据汇总至第一PLC控制器，并控制水箱喷水口做好喷水准备，并同时将信号传递至摄像头进行定点放大观察，确认确实发生火灾且确认火灾位置后第一PLC控制器控制水箱喷水口进行定点灭火。

当火势发展更加迅速时，声音采集器采集到燃烧的声音，并将信号传递至第一PLC控制器控制水箱喷水口喷射更大的水流进行灭火。并且控制温控装置控制加热板停止加热，并通过内通信模块将火灾信号发送至外通信模块，通过第二PLC控制器控制进行自动减速保护，降低提升机速度和加速度并停止，完全停止后根据气压计信号，判断停止的深度，以便后续的救援。

（2）速度失控的情况：

当提升机速度及加速度感应器感应到速度或加速度异常时，第二PLC控制器通过外通信模块发送信号至内通信模块，内通信模块通过气压计以及红外接收器检测到的数据改变情况传递至第一PLC控制器再次判断速度和加速度改变情况，确定后再通过内通信模块传递至外通信模块，并立即通过第二PLC控制器控制自动减速保护装置，进行降速处理，必要时第一PLC控制器控制加热板停止加热，排风口开启并且加大新鲜空气传送风机。

通过双重判断，降低了不必要的临时性速度异常而造成的提升机停止运行，避免了危险的发生并提高了运行效率。

（3）粉尘或可燃气体过高的情况：

当粉尘及洁净度传感器或者可燃气体浓度检测装置检测到提升机内粉尘或者可燃气体浓度过高时，立即开大排风口并启动新鲜空气传送风机，以此降低粉尘和可燃气体的浓度。

当粉尘或可燃气体浓度突然增大很多，或者经过排风仍然不能有效降低而超过一定阈值后，将浓度数值传递至第一PLC控制器，并立即控制温控装置控制加热板停止加热以免发生爆炸，并将此时的深度数据通过内通信模块向外通信模块传输，通过第二PLC控制器控制进行降速，并快速反转向上提升提升机，尽快使得采矿工人升井。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种提升机控制系统，包括提升机电控系统和提升机箱体，其特征在于：所述提升机箱体内设置有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器连接有加热板；所述提升机箱体内设置有气压计；所述提升机箱体外侧的井壁上固定间隔安装有红外感应器；所述提升机箱体内设置有声音采集器和光感应器，光感应器与所述温度传感器相连，并连接在提升机箱体内设置的水箱喷水口处；所述提升机控制系统还包括有速度及加速度感应器，速度及加速度感应器连接有自动减速保护装置；所述提升机箱体内设置有粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置，粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置后端连接在提升机箱体的排风口以及新鲜空气传送风机上；所述提升机箱体内设置有摄像头。

2.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述温度传感器和加热板之间设置有温控装置；所述温控装置包括监控主板，监控主板上集成有单片机、数传芯片、存储芯片和串口模块。

3.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述气压计通过信号处理器与所述提升机箱体内设置的红外接收器相连，红外接收器后端通过继电器连接有内通信模块。

4.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述光感应器与所述声音采集器并列连接在温度传感器上，温度传感器后端连接有第一PLC控制器，第一PLC控制器后端连接在所述水箱喷水口处。

5.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述速度及加速度感应器包括安装在提升机传动轴上的轴角编码器，轴角编码器后端连接有第二PLC控制器，第二PLC控制器连接有继电器，继电器连接在提升机电控系统上。

6.根据权利要求5所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述速度及加速度感应器还包括设置的接收位置信息使用的外通信模块；所述外通信模块可以在提升机到达指定位置后发出减速指令，并控制提升机电控系统控制提升机减速。

7.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述粉尘及洁净度传感器和可燃气体浓度检测装置连接在第一PLC控制器上。

8.根据权利要求1所述的一种提升机控制系统，其特征在于：所述提升机箱体最顶端设置有监控摄像头，监控摄像头监控提升机整体情况以及提升机运动姿态。

9.如权利要求1-8任一所述的一种提升机控制系统的控制方法，包括如下步骤：

S1：每天记录温度传感器、湿度传感器、气压计、声音采集器、光感应器、速度及加速度感应器、粉尘及洁净度传感器、可燃气体浓度检测装置和摄像头检测到的参数，并搭配当天矿井产量以及人员变化情况进行记录并作为提升机运行参数进行存储；

S2：当提升机到达矿井最底部时，做短暂停留，重点感应并记录此时提升机的感应参数，并作为提升机终端参数进行存储；

S3：根据提升机运行参数、提升机终端参数和产量及人员数据制作曲线图，并根据响应面分析法进行模型预测；

S4：根据模型预测数值找到产量最高点所对应的提升机运行参数和提升机终端参数，根据参数值对提升机运行参数以及工人生产环境进行对应调整；

S5：继续记录提升机运行参数、提升机终端参数以及产量和人员数据，并进行存储；

S6：重复循环以上S3至S5步骤，继续修订曲线及模型预测并调整控制参数。

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