煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)及方法，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括：測(cè)距傳感器、主控系統(tǒng)、路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。測(cè)距傳感器用于在煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗內(nèi)存煤數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)送至一主控系統(tǒng)；主控系統(tǒng)與測(cè)距傳感器連接，并與提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)閉鎖；所述主控系統(tǒng)接收測(cè)距傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)能向提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送控制數(shù)據(jù)。路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)用于接收數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)出；上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用于通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線工業(yè)以太網(wǎng)讀取主控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示。本發(fā)明可有效避免提升機(jī)運(yùn)行過程中因超載(重載)而造成重大安全事故的發(fā)生。
【專利說明】煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采煤輔助設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種采煤機(jī)輔助監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一 種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)；同時(shí)，本發(fā)明還設(shè)計(jì)一種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤 監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦立井提升機(jī)的主井箕斗存煤?jiǎn)栴}一直是提升運(yùn)行過程中的重大安全隱患，有 時(shí)箕斗無法卸空，若此時(shí)再次裝入煤炭，勢(shì)必將造成箕斗超載（重載），輕則使箕斗鋼絲繩 打滑造成提升設(shè)備故障，影響煤礦的正常生產(chǎn)；重則可導(dǎo)致箕斗墜落或人員傷亡，給煤礦生 產(chǎn)帶來不可估量的損失。
[0003] 傳統(tǒng)的提升機(jī)防超載（重載）保護(hù)系統(tǒng)多采用稱重的方式確定箕斗內(nèi)存煤量，這 種方式需要在箕斗頂部調(diào)繩器上安裝相應(yīng)的稱重傳感器，并且傳感器隨箕斗升降，箕斗運(yùn) 行在有煤、水的井筒中，工作環(huán)境惡劣，往往使用不久傳感器便被損壞，同時(shí)設(shè)備安裝、供電 等難以實(shí)現(xiàn)，并且很難保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)現(xiàn)有提升系統(tǒng)改造較大。
[0004] 有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有煤礦提升 機(jī)的上述缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，可 有效避免提升機(jī)運(yùn)行過程中因超載（重載）而造成重大安全事故的發(fā)生。
[0006] 此外，本發(fā)明還提供一種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控方法，可有效避免提升機(jī) 運(yùn)行過程中因超載（重載）而造成重大安全事故的發(fā)生。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：激光測(cè)距傳感器、路由轉(zhuǎn) 發(fā)系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；
[0009] 所述激光測(cè)距傳感器用于煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗 內(nèi)存煤數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過多種形式轉(zhuǎn)發(fā)；所述激光測(cè)距傳感器包括 激光發(fā)射模塊、激光接收模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、微控制芯片、看門狗電路、調(diào)制模塊、無線通訊 模塊、光纖通訊模塊以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，激光發(fā)出經(jīng)物體表面反射后被激光接收模 塊接收，由主控電路（微控制芯片）計(jì)算發(fā)射與接收的時(shí)間，利用公式

【權(quán)利要求】
1. 一種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：激光測(cè)距傳 感器、路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)； 所述激光測(cè)距傳感器用于在煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗內(nèi) 存煤數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過多種形式轉(zhuǎn)發(fā)；所述激光測(cè)距傳感器包括激 光發(fā)射模塊、激光接收模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、微控制芯片、看門狗電路、調(diào)制模塊、無線通訊模 塊、光纖通訊模塊以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，激光發(fā)出經(jīng)物體表面反射后被激光接收模塊 接收，由微控制芯片計(jì)算發(fā)射與接收的時(shí)間，利用公另
計(jì)算激光測(cè)距傳感器到箕 斗內(nèi)煤炭最高處的距離；其中，D為激光測(cè)距傳感器到箕斗內(nèi)煤炭最高處距離，C為光在空 氣中的傳播速度，t為微控制芯片計(jì)算的激光發(fā)射與接收的時(shí)間間隔；由微控制芯片計(jì)算 出D后與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的箕斗底部到激光發(fā)射處位置距離的差即可計(jì)算得出當(dāng)前箕 斗內(nèi)存煤的多少，再經(jīng)調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換格式后發(fā)出；數(shù)據(jù)通訊電路將接收到的數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換 成無線信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和光信號(hào)，再通過無線通訊模塊、光纖通訊模塊以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊 模塊發(fā)出； 所述激光測(cè)距傳感還能夠輸出無源接點(diǎn)，跳過路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系 統(tǒng)直接與提升機(jī)控制系統(tǒng)相連接，實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)；所述激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)一個(gè)閥值，該閥 值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，微控制芯片計(jì)算出箕斗內(nèi)存煤數(shù)據(jù)后與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行 比較，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)小于等于激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)值時(shí)無源接點(diǎn)不吸合，表示箕斗未卸空，當(dāng) 測(cè)量數(shù)據(jù)大于激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)值時(shí)無源接點(diǎn)吸合，表示箕斗已卸空，提升機(jī)的主控系 統(tǒng)以此判斷提升機(jī)是否運(yùn)行； 所述路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)包括一個(gè)具有無線信號(hào)收發(fā)功能、有線網(wǎng)絡(luò)接口以及光纖接口的工 業(yè)路由器，能夠接收無線信號(hào)、有線信號(hào)以及光信號(hào)，能夠接收激光測(cè)距傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù) 信號(hào)，作為整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，負(fù)責(zé)對(duì)不同形式的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)起到信號(hào)中繼、 路由的作用，并將測(cè)量到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控系統(tǒng)； 所述主控系統(tǒng)與提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)閉鎖；所述主控系統(tǒng)包括接口轉(zhuǎn)換模塊及可編程控制 器PLC，接口轉(zhuǎn)換模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)、有線工業(yè)以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)絡(luò)接收路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)發(fā)出的 數(shù)據(jù)信號(hào)，并與可編程控制器PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行有線連接，可編程控制器PLC跳過無 線接收電路直接通過工業(yè)以太網(wǎng)使用有線的形式與路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)連接，直接接收數(shù)據(jù)； 可編程控制器PLC與箕斗提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖，當(dāng)箕斗提升到位后可編程控制器 PLC控制激光測(cè)距傳感器開始工作并發(fā)出測(cè)量數(shù)據(jù)，可編程控制器PLC接收測(cè)量數(shù)據(jù)后放 入特定寄存器，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；若數(shù)據(jù)小于等于預(yù)設(shè)值則向提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出不運(yùn) 行信號(hào)，繼續(xù)卸載箕斗內(nèi)存煤，若數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)值則向提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出允許運(yùn)行信號(hào)， 表示箕斗內(nèi)存煤已經(jīng)卸載完； 所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用于通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線工業(yè)以太網(wǎng)讀取主控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并 進(jìn)行顯示； 所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括搭載上位界面的工控機(jī)或搭載設(shè)計(jì)好的界面程序的工業(yè)觸 摸屏及接口轉(zhuǎn)換模塊，接口轉(zhuǎn)換模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)、有線工業(yè)以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)絡(luò)與路由轉(zhuǎn) 發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，讀取可編程控制器PLC運(yùn)行數(shù)據(jù)并加以顯示，工控機(jī)或觸摸屏能跳過無 線接收電路直接通過工業(yè)以太網(wǎng)使用有線的形式與路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)連接，直接讀取可編程控 制器PLC數(shù)據(jù)； 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠讀取并顯示可編程控制器PLC內(nèi)寄存器所存儲(chǔ)的存煤數(shù)據(jù)，或者 跳過可編程控制器PLC直接讀取激光測(cè)距傳感器所測(cè)存煤數(shù)據(jù)；同時(shí)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能 夠在箕斗到位后實(shí)時(shí)顯示提升機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)。
2. -種煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括： 測(cè)距傳感器，用于在煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗內(nèi)存煤數(shù) 據(jù)，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)送至一主控系統(tǒng)； 主控系統(tǒng)，與測(cè)距傳感器連接，并與提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)閉鎖；所述主控系統(tǒng)接收測(cè)距傳感 器感應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)能向提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送控制數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于： 所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括： 路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，用于接收數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)出； 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線工業(yè)以太網(wǎng)讀取主控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn) 行顯示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于： 所述激光測(cè)距傳感器用于煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗內(nèi)存 煤數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過多種形式轉(zhuǎn)發(fā)；所述激光測(cè)距傳感器包括激光 發(fā)射模塊、激光接收模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、微控制芯片、看門狗電路、調(diào)制模塊、無線通訊模塊、 光纖通訊模塊以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，激光發(fā)出經(jīng)物體表面反射后被激光接收模塊接
收，由主控電路計(jì)算發(fā)射與接收的時(shí)間，利用公式 計(jì)算激光測(cè)距傳感器到箕斗內(nèi) 煤炭最高處的距離；其中，D為激光測(cè)距傳感器到箕斗內(nèi)煤炭最高處距離，c為光在空氣中 的傳播速度，t為微控制芯片計(jì)算的激光發(fā)射與接收的時(shí)間間隔；由微控制芯片計(jì)算出D后 與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)設(shè)的箕斗底部到激光發(fā)射處位置距離的差即可計(jì)算得出當(dāng)前箕斗內(nèi)存 煤的多少，再經(jīng)調(diào)制模塊轉(zhuǎn)換格式后發(fā)出；數(shù)據(jù)通訊電路將接收到的數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成無線 信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和光信號(hào)，再通過無線通訊模塊、光纖通訊模塊以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊發(fā) 出； 所述激光測(cè)距傳感還能夠輸出無源接點(diǎn)，跳過路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、上位機(jī)監(jiān)控系 統(tǒng)直接與提升機(jī)控制系統(tǒng)相連接，實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)；所述激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)一個(gè)閥值，該閥 值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，微控制芯片計(jì)算出箕斗內(nèi)存煤數(shù)據(jù)后與預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行 比較，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)小于等于激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)值時(shí)無源接點(diǎn)不吸合，表示箕斗未卸空，當(dāng) 測(cè)量數(shù)據(jù)大于激光測(cè)距傳感器預(yù)設(shè)值時(shí)無源接點(diǎn)吸合，表示箕斗已卸空，提升機(jī)的主控系 統(tǒng)以此判斷提升機(jī)是否運(yùn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于： 所述主控系統(tǒng)包括接口轉(zhuǎn)換模塊及可編程控制器PLC，接口轉(zhuǎn)換模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)、有 線工業(yè)以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)絡(luò)接收路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并與可編程控制器PLC通過 工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行有線連接，可編程控制器PLC跳過無線接收電路直接通過工業(yè)以太網(wǎng)使用 有線的形式與路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)連接，直接接收數(shù)據(jù)； 可編程控制器PLC與箕斗提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖，當(dāng)箕斗提升到位后可編程控制器 PLC控制激光測(cè)距傳感器開始工作并發(fā)出測(cè)量數(shù)據(jù)，可編程控制器PLC接收測(cè)量數(shù)據(jù)后放 入特定寄存器，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；若數(shù)據(jù)小于等于預(yù)設(shè)值則向提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出不運(yùn) 行信號(hào)，繼續(xù)卸載箕斗內(nèi)存煤，若數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)值則向提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出允許運(yùn)行信號(hào)， 表示箕斗內(nèi)存煤已經(jīng)卸載完。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于： 所述路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)包括一個(gè)具有無線信號(hào)收發(fā)功能、有線網(wǎng)絡(luò)接口以及光纖接口的工 業(yè)路由器，能夠接收無線信號(hào)、有線信號(hào)以及光信號(hào)，能夠接收激光測(cè)距傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù) 信號(hào)，作為整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，負(fù)責(zé)對(duì)不同形式的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)起到信號(hào)中繼、 路由的作用，并將測(cè)量到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于： 所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用于通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線工業(yè)以太網(wǎng)讀取主控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并 進(jìn)行顯示； 所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括搭載上位界面的工控機(jī)或搭載設(shè)計(jì)好的界面程序的工業(yè)觸 摸屏及接口轉(zhuǎn)換模塊，接口轉(zhuǎn)換模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)、有線工業(yè)以太網(wǎng)或光纖網(wǎng)絡(luò)與路由轉(zhuǎn) 發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，讀取可編程控制器PLC運(yùn)行數(shù)據(jù)并加以顯示，工控機(jī)或觸摸屏能跳過無 線接收電路直接通過工業(yè)以太網(wǎng)使用有線的形式與路由轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)連接，直接讀取可編程控 制器PLC數(shù)據(jù)； 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠讀取并顯示可編程控制器PLC內(nèi)寄存器所存儲(chǔ)的存煤數(shù)據(jù)，或者 跳過可編程控制器PLC直接讀取激光測(cè)距傳感器所測(cè)存煤數(shù)據(jù)；同時(shí)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能 夠在箕斗到位后實(shí)時(shí)顯示提升機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)。
8. -種權(quán)利要求1至7之一所述煤礦立井提升機(jī)箕斗存煤監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特 征在于，所述監(jiān)控方法包括如下步驟： 測(cè)距傳感器在煤礦立井提升機(jī)的箕斗提升至井口卸煤處時(shí)采集箕斗內(nèi)存煤數(shù)據(jù)，然后 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)送至一主控系統(tǒng)； 主控系統(tǒng)接收測(cè)距傳感器感應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)能向提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送控制數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK104158704SQ201410421114
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】姜石, 梁感, 羅毅, 張軍, 秦亮, 周寶, 郭岱 申請(qǐng)人:天地上海采掘裝備科技有限公司, 天地科技股份有限公司上海分公司