基于无线网络的架空乘人装置动态监控装置的研究

赵富强

（山西灵石华苑煤业有限公司， 山西 晋中 030013）

引言

架空乘人装置凭借着结构简单、运输经济性好的优势，在人员运输过程中扮演着极为重要的角色。由于井下工作环境恶劣，架空乘人装置在长期运行过程中极易出现不稳定性，给矿井人员的运输带来了较大的安全隐患。为了提高对架空乘人装置运行状态的监控，有专家提出了有线监控装置，虽然有数据传输稳定性好的优点，但需要配备上千米的电缆，架空乘人装置在运行过程中极易出现绞绳，无法满足长期稳定运行的需求。结合无线传输技术的发展，本文提出了一种基于无线网络的架空乘人装置动态监控装置，该系统以无线数据传输为核心，精确核定无线传输绝对安全距离，通过信号接力覆盖的方式完成在煤矿井下无线网络的全覆盖，确保了无线监控装置数据传输的精确性，根据实际应用表明该动态监控装置能够对架空乘人装置在运行过程中的速度、位置、运行方向等进行精确的监控，自动对运行状态及故障情况进行判断，同时能够根据人员分布情况对运行情况进行调控，实现节能运行，极大地提升了架空乘人装置运行的安全性和经济性，具有较大的应用推广价值。

1 无线网络动态监控装置整体结构

该无线网络动态监控装置的整体结构如图1 所示。主要包括监控模块、无线传输系统和监控终端模块三个部分构成。

由图1 可知，监控模块主要位于监控乘人装置上，跟随着监控乘人装置的运行而运行，该模块内包含了多种类型的传感器设备，包括油压传感器、油温传感器、振动传感器、速度传感器等，用于对架空乘人装置运行过程中的状态进行实时监控，各类监控信息均传递到驱动板上，由数字信号分析系统对监控信息进行判断，从而确定提升机的运行情况。无线网络传输系统是数字信息传输的通道，要求无线传输信号稳定性高、抗干扰能力强，满足在煤矿井下恶劣工作环境中数据信息传输安全性的需求。监控终端模块主要是将加快乘人装置的运行状态实时显示在显示屏上，便于监控人员的实时监控和调节，满足远程监测和控制的要求，提高架空乘人装置工作的可靠性和安全性[1]。

图1 无线网络动态监控装置结构示意图

2 主要监控传感器的选型

架空乘人装置动态监测控制系统的基础在于各类传感器对架空乘人装置运行状态监测的准确性，由于煤矿井下工作环境复杂，因此对各类传感器的工作稳定性提出了更高的需求，经综合评估各类传感器的选型及特点如下[2]：

1）压力传感器：该压力传感器主要用于测定架空乘人装置液压系统内的液压油的工作压力，实现对液压系统工作情况的判断，其主要通过直接对传感器上的膜片产生正压力，通过膜片的变形量大小来改变电阻情况，最终以电流信号的形式来反应出油压的变化情况，该压力传感器选型为PT500-500型如图2-1 所示。

2）位移传感器：该位移传感器主要用于对架空乘人装置运行过程中制动闸瓦和钢丝绳之间的距离进行测定，其采用了ST-1 型非接触式电涡流传感器，具有精确度高、可靠性好的优点，如图2-2 所示。

3）振动传感器：该振动传感器主要用于对架空乘人装置运行过程中钢丝绳的震荡情况进行测定，其工作原理是通过通过系统上质量块的惯性冲击作用使传感器上的压电区域变形，在上面产生电荷集聚，通过对其进行放大处理后转换为变化的电信号，实现对架空乘人装置运行稳定性的判断，该传感器选型为YD-2900 型振动传感器，图2-3 所示。

图2 各类传感器设备示意图

3 无线网络传输装置硬件结构

无线网络传输装置是联系上位机和架空乘人装置上监控装置的桥梁，无线网络传输装置的工作稳定性直接决定了架空乘人装置监控装置运行的可靠性，该无线网络传输装置结构如图3 所示[3]。

图3 无线网络传输装置结构示意图

该无线网络传输装置的特点在于，每一组的监控单元上均设置一个无线通信模块，用于对专用的数据信息进行信号加强发送，在架空乘人装置的运行路线上设置有多组有线连接的信号接收装置，确保在架空乘人装置运行的任何时刻、任何位置，无线网络和有线信号接收装置之间的距离均不超过20 m，从而有效确保了数据传输的稳定性。

在每一组监控单元上设置一个无线通信模块的作用，还在于能够将各类数据信息设置发送逻辑和发送顺序，确保在每一时刻只传输一个监控模块上的数据信息，有效克服了无线传输数据容量较小的问题[4]，同时确保了对架空乘人装置运行状态监控的连续性，该无线网络传输装置的数据传输模式目前已经得到了广泛的应用，取得了较好的应用效果，实现了数据传输便捷性和可靠性的有机统一。

4 动态监控装置的验证

为了对该动态监控装置的监控准确性进行验证，本文以某矿架空乘人装置为对象，在对其监控装置进行升级改造后对运行情况进行监控，根据实际应用，在架空乘人装置运行过程中监控装置自动对其运行情况进行远程监测和控制，数据更新速度为1.1 s，能够满足连续监控的数据需求，同时监控装置能够自动对架空乘人装置的运行速度和振动情况进行监控，当出现振动及运行速度超标时自动对运行状态进行调整，降低出现运行异常的概率。当架空乘人装置上的无人时，系统自动调整架空乘人装置停止运行或者时减速运行，经过改造后在相同运行里程情况下的耗电量比优化前降低了32%，极大地提升了架空乘人装置运行的经济性，其监控装置界面如图4 所示。

图4 监控界面示意图

5 结论

1）该监控装置主要包括监控模块、无线传输系统和监控终端模块三个部分，具有整体结构简单、可靠性高的优点。

2）无线传输系统采用了数据信息独立、顺序发送的模式，确保在每一时刻只传输一个监控模块上的数据信息，有效克服了无线传输数据容量较小的问题，同时确保了对架空乘人装置运行状态监控的连续性。

3）该系统控制下，架空乘人装置的运行耗电量比优化前降低了32%，极大地提升了架空乘人装置运行的经济性。