【摘要】：過卷、卡罐、斷繩等是影響提升運(yùn)行安全的主要事故,超載是誘發(fā)上述事故的重要原因之一,《煤炭安全規(guī)程》對(duì)提升超載提出了相關(guān)要求。目前裝載階段難以準(zhǔn)確、快速的獲取載重量,提升階段鋼絲繩張力獲取理論仍丞待研究,同時(shí)對(duì)硬件處理能力亦提出了較高要求�，F(xiàn)有載荷監(jiān)測(cè)裝置下位機(jī)處理能力較小,大部分處理功能都是在上位機(jī)上所實(shí)現(xiàn)的,導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)量多、處理數(shù)據(jù)量少,載荷算法實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)時(shí)效性、保密性等問題都丞待待解決。因此本文結(jié)合ARM處理器芯片對(duì)載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,以提高載荷數(shù)據(jù)獲取的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、保密性為目標(biāo),以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析為理論基礎(chǔ),以硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、算法研究為手段,完成對(duì)基于ARM的提升機(jī)載荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。首先,對(duì)快速、準(zhǔn)確獲取動(dòng)態(tài)載荷方法進(jìn)行了研究。建立了裝載與提升運(yùn)行階段模型,采用Matlab進(jìn)行模型求解與函數(shù)擬合,分析了裝載階段載荷信號(hào)組成成分,提出了裝載階段載重量快速、準(zhǔn)確的獲取方法。并提出了提升運(yùn)行階段鋼絲繩張力的變化特性,和準(zhǔn)確獲取張力的方法。其次,對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。構(gòu)建了以ARM處理器為核心的硬件系統(tǒng),系統(tǒng)包括下位機(jī)采集發(fā)送裝置、信號(hào)接收裝置、上位工控機(jī)三個(gè)部分,對(duì)所涉及的模擬量隔離變送電路、數(shù)字量隔離電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)無線通訊元件進(jìn)行了選型,對(duì)影響穩(wěn)定性的電源部分進(jìn)行了分析。在軟件方面設(shè)計(jì)了下位機(jī)軟件、上位機(jī)軟件,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和保密性。最后,對(duì)信號(hào)采集處理進(jìn)行了驗(yàn)證。搭建了模擬量隔離變送電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)模擬量隔離變送電路線性度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),對(duì)提升運(yùn)行階段模型進(jìn)行了adams仿真驗(yàn)證,并對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明本研究的裝載量和鋼絲繩張力獲取算法可行。
【圖文】：

1 緒論會(huì)影響提升機(jī)的運(yùn)行的連貫性。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)目前主要采用的靜態(tài)波法[16]、三滾輪法[17]、壓輪-力轉(zhuǎn)換法[18]、標(biāo)記法[19]、flex-cable 法、彎以下針對(duì)研究相對(duì)較多的前四種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。波法的基本原理是利用沖擊力垂直打擊鋼絲繩產(chǎn)生的橫向振動(dòng)波的周期張力[21]。具有技術(shù)簡單，可以通過測(cè)量得到頻率直接換算鋼絲繩張力環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。然而存在難以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、測(cè)量精度差等問題[22,23]。振波法的基礎(chǔ)上，太原理工大學(xué)杜帆、楊兆建等人，對(duì)非正弦振動(dòng)的振關(guān)的研究。并在繩長 476 米，載重 5338.13 千克的情況下，測(cè)試誤差為%[24]。該方法在深井中的應(yīng)用、以及測(cè)量精度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等方面都亟待滾輪法采用三個(gè)滾輪對(duì)鋼絲繩施加橫向夾持力，，鋼絲繩的拉力會(huì)使中間產(chǎn)生位移量，根據(jù)鋼絲繩拉力和橫向力、位移量間的關(guān)系可實(shí)現(xiàn)對(duì)載荷滾輪法原理圖如圖 1-1 所示，將檢測(cè)位置上的３個(gè)輪與鋼絲繩被測(cè)表面定的橫向力使鋼絲繩產(chǎn)生類似于三點(diǎn)彎曲的局部變形。

圖 1-2 壓輪—力電轉(zhuǎn)換法Figure 1-2 Press-electromechanical Conversion Method般應(yīng)用于調(diào)節(jié)鋼絲繩中的張力不平衡，該方法不需要測(cè)力半徑差及其引起的張力差，屬間接測(cè)量方法[31]。一般的標(biāo)高差的方式實(shí)現(xiàn)，但鋼繩上的標(biāo)高差，不僅與鋼繩的剛度大小、摩擦輪直徑等很多因素有關(guān)，很難判斷該方法的測(cè)定半徑差引起的繩間張力差，而不能測(cè)量繩長差引起的繩間免繩長差的干擾，通常在使用該方法之前，必須先調(diào)繩，周期，且難以一次調(diào)整成功，不方便在現(xiàn)場使用[32]。青島記法對(duì)摩擦提升機(jī)鋼絲繩張力檢測(cè)進(jìn)行了相關(guān)研究，建立差和繩槽半徑差的數(shù)學(xué)模型，理論上提供了一種用于摩擦動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法[33]。同時(shí)開發(fā)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)磁標(biāo)記系統(tǒng)的硬件件系統(tǒng)，從而在提升過程中，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)張力差的監(jiān)方法在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中由于勵(lì)磁方式較為復(fù)雜、時(shí)間較長
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD534

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