CN207192519U - 一种吊桶运行安全综合防护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吊桶运行安全综合防护系统，包括机载探测子系统、无线传输子系统、地面保护子系统、远程监视子系统四大部分，所述机载探测子系统与无线传输子系统之间通过无线网络连接并传输数据，所述无线传输子系统与地面保护子系统之间通过光纤电缆连接并传输数据，所述地面保护子系统与远程监视子系统之间通过Internet连接并传输数据；本系统能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行的各项参数，并能在事故发生初期发出报警，自动采取必要的保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行。

Description

一种吊桶运行安全综合防护系统

技术领域

本实用新型涉及一种吊桶运行保护系统，具体是一种吊桶运行安全综合防护系统。

背景技术

吊桶提升是立井井筒施工期间升降人员、矸石、材料的主要运输方式，在立井井筒建设过程中占有不可替代的核心地位。吊桶提升系统能否安全运行不仅影响到井筒施工效率，更关系到工人的生命安全与企业的经济利益。随着施工项目的逐年递增以及施工工期的不断缩短，吊桶提升的任务强度也越来越大，由此带来的恶性事故也不断发生，例如吊桶下放过程中异物横出而造成的松绳与蹲罐事故，井底积水过深而造成的吊桶内人员溺水事故，掉盘上工作人员突遇吊桶下所造成的伤人事故。

以上事故的发生固然与现场部分人员违规操作有关，但也与吊桶提升系统普遍缺乏安全保护系统有直接关系。目前的吊桶提升系统中，司机无法获知吊桶的实际运行速度、倾斜角度、周围障碍物情况等重要信息，仅凭有限的间接传感数据和经验来进行操作。这种传统的安全保障措施已经远远不能满足现阶段对于吊桶提升的工作要求。尤其是在吊桶下放过程中，当有人员、异物突然出现时，地面司机根本无法及时发现，最终导致事故的发生并造成严重的人员伤亡与财产损失，因此亟需一套自动化的吊桶提升安全保护系统，以避免恶性事故的再度发生，保障吊桶提升系统的安全、稳定、高效运行。

近年来在吊桶提升安全方面取得了一些研究成果：例如，2012年中煤五建四十九处的王焕霞，对以往的吊桶防坠技术进行了总结，并对防坠技术的质量控制提出了明确的指标； 2014年中煤三建机电安装处的惠晓帆，对乘人吊桶的结构进行了改造，解决了坠物伤人与提升钩头下落伤人的事故隐患；2014年徐州矿务局庞庄煤矿的万强，阐述了一种吊桶防坠器，能够有效避免吊桶坠井事故的发生；2015年中煤矿山建设集团的徐辉东，针对大直径超深立井设计了大体积底卸式吊桶，并对吊钩进行了改造，增加了吊桶整体的安全可靠性。

由近年来研究现状可以看出，以往对于吊桶安全保护的研究主要集中在过卷、断绳等故障的事后保护方面，而针对故障发生前的状态监测与故障预报却少有研究涉及。如果能在吊桶发生故障前检测到相关状态数据的变化情况，及时判读出故障类型，并向操作人员发出警报，进而触发相关的保护动作，则可以有效避免严重伤亡事故的发生，保障企业与人员的经济财产与生命安全。

对常见的吊桶提升事故进行分析后可以发现：其事故根源在于地面提升司机无法准确获知吊桶下放过程中周围的环境情况，尤其是当有人员、异物突然出现在吊桶下方时地面司机根本无法及时发现，最终导致事故的发生并造成严重的人员伤亡与财产损失。由国内研究现状发现：目前尚未有专门针对立井施工过程中吊桶提升的安全保护系统。而目前广泛使用的防蹲罐装置，防坠器、防过卷设备均属于“事后保护”，即事故已经发生后如何减小伤亡损失，这种“被动触发式”的保护系统无法适用于立井施工过程中复杂多变的现场工作环境。因此需要针对立井施工现场的特殊情况，研发一套“主动探测式”的吊桶提升安全综合保护系统，即一种吊桶运行安全综合防护系统。

实用新型内容

本发明要解决上述技术问题并克服现有的缺陷，提供一种吊桶运行安全综合防护系统及，其能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行的各项参数，并能在事故发生初期发出报警，并自动采取必要的保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种吊桶运行安全综合防护系统，包括吊桶、机载探测子系统、无线传输子系统、地面保护子系统和远程监视子系统，所述机载探测子系统与无线传输子系统之间通过无线网络连接并传输数据，所述无线传输子系统与地面保护子系统之间通过光纤电缆连接并传输数据，所述地面保护子系统与远程监视子系统之间通过Internet连接并传输数据，所述机载子系统安装于吊桶上；所述综合保护系统能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行过程中的实时速度、姿态、位置，从而检测出吊桶是否发生松绳故障，还能主动探测吊桶下方障碍物情况，并能在事故发生初期发出报警以及自动采取保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行；

所述机载探测子系统包括：机载控制器、机载电池、六轴加速度计、三个超声波传感器、激光测距仪、红外摄像仪、声光报警器、无线收发器，且均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，机载电池与机载控制器、六轴加速度计、超声波传感器、激光测距仪、红外摄像仪、声光报警器、无线收发器通过阻燃电缆连接并提供电能；机载控制器与六轴加速度计通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器与三个超声波传感器通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器与激光测距仪通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器与红外摄像仪通过阻燃网线连接并传输数据、机载控制器与声光报警器通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器与无线收发器通过阻燃电缆连接并传输数据；

机载子系统安装于吊桶上，该吊桶分为上、中、下三段：上段的上部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，用于承载物料或人员，其外壁安装有无线收发器；中段为带有盖板的封闭式结构，具有防尘、防水效果，其内部安装有机载控制器、机载电池、六轴加速度计；下段的下部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，其上部吊装有超声波传感器、激光测距仪、红外摄像仪、声光报警器，所述三个超声波传感器设于所述吊桶下段下部所在圆的直径及圆心位置。

优选地，所述无线传输子系统包括沿井筒竖直方向上设置井壁上的若干个间距50m的无线传输基站，所述无线传输基站均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，无线传输基站之间通过无线信号连接无线收发器并传送数据，且无线收发器与距其最近信号最强的无线传输基站无线通讯，实现机载探测子系统与无线传输子系统之间的数据传输；各个无线传输基站通过井壁上的供电电缆获取电能。

优选地，所述地面保护子系统包括：光纤交换机、PLC控制器、工控机、服务器；

其中，光纤交换机与井口处的无线传输基站通过光纤电缆连接，实现无线传输子系统与地面保护子系统之间的数据传输；光纤交换机与PLC控制器、工控机、服务器之间依次通过双绞线连接并传输数据；地面保护子系统安装于地面调度室内。

优选地，所述远程监视子系统包括：无线路由器、工控机、手机、笔记本；

其中，无线路由器与服务器通过Internet相连并传输数据，实现地面保护子系统与远程监视子系统的数据传输；路由器与工控机、手机、笔记本之间均通过无线信号相连并传输数据；远程监视子系统可安装于能够连接Internet网络的远程任何位置。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明能够获得吊桶运行过程中的实时速度、姿态、位置，主动探测吊桶下方障碍物情况，直接检测吊桶是否发生松绳故障，本系统能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行的各项参数，并能在事故发生初期发出报警，自动采取必要的保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行；

(2)本发明通过障碍物的探测方法和松绳故障的直接检测方法能有效避免现有吊桶施工中存在的吊桶下放过程中异物横出而造成的松绳与蹲罐事故，井底积水过深而造成的吊桶内人员溺水事故，掉盘上工作人员突遇吊桶下坠所造成的伤人事故的发生，从而间接的提高井筒施工效率，满足日益增长的施工项目数和施工工期的缩短要求，进一步的保证工人的生命安全与企业的经济利益；

(3)本发明能有效解决现有技术中的吊桶提升系统中存在的司机无法获知吊桶的实际运行速度、倾斜角度、周围障碍物情况等重要信息，仅凭有限的间接传感数据和经验来进行操作的问题。这种传统的安全保障措施已经远远不能满足现阶段对于吊桶提升的工作要求。尤其是在吊桶下放过程中，当有人员、异物突然出现时，地面司机根本无法及时发现，最终导致事故的发生并造成严重的人员伤亡与财产损失。而本发明包括依次电连接的机载探测子系统、无线传输子系统、地面保护子系统和远程监视子系统，并结合吊桶升降过程运动参数的监测方法、障碍物的探测方法和松绳故障的直接检测方法能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行过程中的实时速度、姿态、位置，从而检测出吊桶是否发生松绳故障，还能主动探测吊桶下方障碍物情况，并能在事故发生初期发出报警以及自动采取保护措施，以避免恶性事故的再度发生，从而全方位保障吊桶的安全、稳定、高效的运行；

(4)本发明避开现有技术中主要针对吊桶安全保护的研究主要集中在过卷、断绳等故障的事后保护方向，而是侧重于故障发生前的状态监测与故障预报，解决地面提升司机无法准确获知吊桶下放过程中周围的环境情况的问题，能在吊桶发生故障前检测到相关状态数据的变化情况，及时判读出故障类型，并向操作人员发出警报，进而触发相关的保护动作，则可以有效避免严重伤亡事故的发生，保障企业与人员的经济财产与生命安全；尤其是当有人员、异物突然出现在吊桶下方时地面司机能够及时发现，避免事故的发生，减少人员伤亡与财产损失。

附图说明

图1为本发明的系统硬件结构示意图；

图2为本发明的系统原理框图。

图1中，1-机载控制器，2-机载电池，3-六轴加速度计，4-超声波传感器，5-激光测距仪，6-红外摄像仪，7-声光报警器，8-无线收发器，9-无线传输基站，10-光纤交换机，11-PLC控制器，12-工控机，13-服务器，14-无线路由器，15-工控机，16-手机，17-笔记本。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的最佳实施方案作进一步的详细描述。

如图1和图2所示，一种吊桶运行安全综合防护系统，包括吊桶、机载探测子系统、无线传输子系统、地面保护子系统和远程监视子系统，所述机载探测子系统与无线传输子系统之间通过无线网络连接并传输数据，所述无线传输子系统与地面保护子系统之间通过光纤电缆连接并传输数据，所述地面保护子系统与远程监视子系统之间通过Internet连接并传输数据，所述机载子系统安装于吊桶上；所述综合保护系统能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行过程中的实时速度、姿态、位置，从而检测出吊桶是否发生松绳故障，还能主动探测吊桶下方障碍物情况，并能在事故发生初期发出报警以及自动采取保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行。

值得注意的是，所述机载探测子系统包括：机载控制器1、机载电池2、六轴加速度计 3、三个超声波传感器4、激光测距仪5、红外摄像仪6、声光报警器7、无线收发器8，且均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，机载电池2与机载控制器1、六轴加速度计3、超声波传感器4、激光测距仪5、红外摄像仪6、声光报警器7、无线收发器8通过阻燃电缆连接并提供电能；机载控制器1 与六轴加速度计3通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器1与三个超声波传感器4通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器1与激光测距仪5通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器1与红外摄像仪6通过阻燃网线连接并传输数据、机载控制器1与声光报警器7 通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器1与无线收发器8通过阻燃电缆连接并传输数据；

机载子系统安装于吊桶上，该吊桶分为上、中、下三段：上段的上部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，用于承载物料或人员，其外壁安装有无线收发器8；中段为带有盖板的封闭式结构，具有防尘、防水效果，其内部安装有机载控制器1、机载电池2、六轴加速度计3；下段的下部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，其上部吊装有超声波传感器 4、激光测距仪5、红外摄像仪6、声光报警器7，所述三个超声波传感器4设于所述吊桶下段下部所在圆的直径及圆心位置。

在本实施例中，所述无线传输子系统包括沿井筒竖直方向上设置井壁上的若干个间距 50m的无线传输基站9，所述无线传输基站9均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，无线传输基站9之间通过无线信号连接无线收发器8并传送数据，且无线收发器8与距其最近信号最强的无线传输基站9无线通讯，实现机载探测子系统与无线传输子系统之间的数据传输；各个无线传输基站9通过井壁上的供电电缆获取电能。

在本实施例中，所述地面保护子系统包括：光纤交换机10、PLC控制器11、工控机12、服务器13；

其中，光纤交换机10与井口处的无线传输基站9通过光纤电缆连接，实现无线

传输子系统与地面保护子系统之间的数据传输；光纤交换机10与PLC控制器11、工控机12、服务器13之间依次通过双绞线连接并传输数据；地面保护子系统安装于地面调度室内。

在本实施例中，所述远程监视子系统包括：无线路由器14、工控机15、手机16、笔记本17；

其中，无线路由器14与服务器13通过Internet相连并传输数据，实现地面保护子系统与远程监视子系统的数据传输；路由器14与工控机15、手机16、笔记本17之间均通过无线信号相连并传输数据；远程监视子系统可安装于能够连接Internet网络的远程任何位置。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种吊桶运行安全综合防护系统，其特征在于，包括：吊桶、机载探测子系统、无线传输子系统、地面保护子系统和远程监视子系统，所述机载探测子系统与无线传输子系统之间通过无线网络连接并传输数据，所述无线传输子系统与地面保护子系统之间通过光纤电缆连接并传输数据，所述地面保护子系统与远程监视子系统之间通过Internet连接并传输数据，所述机载子系统安装于吊桶上；所述综合保护系统能够使得地面操作人员以及远程管理人员全方位了解吊桶运行过程中的实时速度、姿态、位置，从而检测出吊桶是否发生松绳故障，还能主动探测吊桶下方障碍物情况，并能在事故发生初期发出报警以及自动采取保护措施，从而全方位保障吊桶的安全运行；

所述机载探测子系统包括：机载控制器(1)、机载电池(2)、六轴加速度计(3)、三个超声波传感器(4)、激光测距仪(5)、红外摄像仪(6)、声光报警器(7)、无线收发器(8)，且均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，机载电池(2)与机载控制器(1)、六轴加速度计(3)、超声波传感器(4)、激光测距仪(5)、红外摄像仪(6)、声光报警器(7)、无线收发器(8)通过阻燃电缆连接并提供电能；机载控制器(1)与六轴加速度计(3)通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器(1)与三个超声波传感器(4)通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器(1)与激光测距仪(5)通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器(1)与红外摄像仪(6)通过阻燃网线连接并传输数据、机载控制器(1)与声光报警器(7)通过阻燃电缆连接并传输数据；机载控制器(1)与无线收发器(8)通过阻燃电缆连接并传输数据；

机载子系统安装于吊桶上，该吊桶分为上、中、下三段：上段的上部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，用于承载物料或人员，其外壁安装有无线收发器(8)；中段为带有盖板的封闭式结构，具有防尘、防水效果，其内部安装有机载控制器(1)、机载电池(2)、六轴加速度计(3)；下段的下部为敞开式结构，圆形开口无遮挡物覆盖，其上部吊装有超声波传感器(4)、激光测距仪(5)、红外摄像仪(6)、声光报警器(7)，所述三个超声波传感器(4)设于所述吊桶下段下部所在圆的直径及圆心位置。

2.根据权利要求1所述的一种吊桶运行安全综合防护系统，其特征在于：所述无线传输子系统包括沿井筒竖直方向上设置井壁上的若干个间距50m的无线传输基站(9)，所述无线传输基站(9)均具备防尘、防水、防爆外壳；

其中，无线传输基站(9)之间通过无线信号连接无线收发器(8)并传送数据，且无线收发器(8)与距其最近信号最强的无线传输基站(9)无线通讯，实现机载探测子系统与无线传输子系统之间的数据传输；各个无线传输基站(9)通过井壁上的供电电缆获取电能。

3.根据权利要求1所述的一种吊桶运行安全综合防护系统，其特征在于：所述地面保护子系统包括：光纤交换机(10)、PLC控制器(11)、工控机(12)、服务器(13)；

其中，光纤交换机(10)与井口处的无线传输基站(9)通过光纤电缆连接，实现无线传输子系统与地面保护子系统之间的数据传输；光纤交换机(10)与PLC控制器(11)、工控机(12)、服务器(13)之间依次通过双绞线连接并传输数据；地面保护子系统安装于地面调度室内。

4.根据权利要求1所述的一种吊桶运行安全综合防护系统，其特征在于：所述远程监视子系统包括：无线路由器(14)、工控机(15)、手机(16)、笔记本(17)；

其中，无线路由器(14)与服务器(13)通过Internet相连并传输数据，实现地面保护子系统与远程监视子系统的数据传输；路由器(14)与工控机(15)、手机(16)、笔记本(17)之间均通过无线信号相连并传输数据；远程监视子系统可安装于能够连接Internet网络的远程任何位置。