提升机天轮应力检测方法与装置制造方法及图纸

一种提升机天轮应力检测方法与装置，在提升机天轮上固定应力无线传感器节点，在天轮支架上固定无线传感器网络协调器，并用ＲＳ－２３２总线连接无线传感器网络协调器与工控机，对系统初始化，设定采样频率，设定时钟同步，按照设定的采样频率启动应力无线传感器节点，应力无线传感器节点将收集的信息发送到无线传感器网络协调器，无线传感器网络协调器对接收到应力无线传感器节点的信息预处理，然后通过ＲＳ－２３２总线将数据发送给设在操作台上的工控机，工控机将接收的应力无线传感器节点信息分析处理得到提升机天轮的应力数据。其方法及结构简单，稳定性强，可靠性高，安装、维护方便、成本低、灵敏度高、能够用于深井检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测方法与装置，特别是一种适用于提升机运行状态监测的提升机天轮应力检测方法与装置。
技术介绍
目前，对提升机运行状态的监测可以通过对提升钢丝绳张力的检测来实现。提升 钢丝绳张力的检测方法包括直接检测法与间接检测法。直接检测法是在提升容器顶端安装 钢丝绳张力检测装置，该装置由传感器、信号采集模块、无线发射模块和蓄电池构成。检测 的钢丝绳张力信号通过无线发射模块发送，由井口的接收模块接收后进行数据处理得到钢 丝绳张力。检测钢丝绳张力的传感器主要有以下三种拉力传感器，串联在提升钢丝绳与提 升容器之间；三点式钢丝绳张力传感器；油压传感器，适用于提升容器与钢丝绳之间有液 压平衡装置的多绳摩擦提升机。这种方法主要存在四点缺陷无线通信在井筒中的传输距 离短，当井筒深度超过500米，无法实现可靠的通信；蓄电池需要定期更换，维护不便；传感 器安装维护不便；拉力传感器灵敏度低，张力传感器会加剧钢丝绳的疲劳磨损，油压传感器 只适用于提升容器与钢丝绳之间有液压平衡装置的场合。间接检测法是在天轮的轴承底座 上安装测力传感器来检测钢丝绳张力。该方法要求测力传感器具有结构适用性、功能适用 性、长期稳定性和高可靠性，造成传感器研制困难、成本很高，而且很难安装，当传感器毁坏 时也很难及时更换。 根据以上分析可以发现，目前通过提升钢丝绳张力的检测来反映提升机运行状态 的方法主要存在以下缺陷传感器安装不便，检测系统维护困难；检测系统应用具有一定 的局限性，不能应用于深井检测；蓄电池供电的方案需要定期更换电池，维护不便；现有传 感器存在成本高、灵敏度低、对钢丝绳有损害等问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是要提供一种检测方法及结构简单，稳定性强，可靠性 高，维护方便、能够用于深井检测、成本低、灵敏度高、对钢丝绳无损害的提升机天轮应力检 测方法与装置。 本专利技术的提升机天轮应力检测方法系统初始化，设定采样频率，设定时钟同步， 按照设定的采样频率分别启动多个应力无线传感器节点，多个应力无线传感器节点将收集 的信息发送到无线传感器网络协调器，无线传感器网络协调器对接收到应力无线传感器节 点的信息预处理，然后通过RS-232接口将数据发送给工控机，工控机将接收的应力无线传 感器节点信息分析处理得到提升机天轮的应力数据。 实现提升机天轮应力检测方法的装置，包括设在提升机天轮上的多个应力无线传 感器节点，提升机天轮的天轮支架上设有接收应力无线传感器节点信号的无线传感器网络 协调器，无线传感器网络协调器经RS-232总线连接工控机。 所述的多个应力无线传感器节点均匀布置在提升机天轮轮缘或轮辐上。 所述的应力无线传感器节点包括应变桥路模块、前置放大模块、低通滤波模块、系 统级芯片CC2430、复位电路、电压参考电路、编程和扩展接口、锂电池、模拟电源、隔离器和 射频电源，应变桥路模块顺序连接前置放大模块和低通滤波模块，低通滤波模块连接系统 级芯片CC2430，系统级芯片CC2430分别连接有复位电路、电压参考电路和编程及扩展接 口，锂电池顺序连接模拟电源、隔离器和射频电源，模拟电源分别连接应变桥路模块、前置 放大模块和低通滤波模块，射频电源连接系统级芯片CC2430、复位电路和电压参考电路。 所述的无线传感器网络协调器包括系统级芯片CC2430、外部扩展存储器、复位电 路、RS-232扩展口、编程及扩展接口、 AC-DC开关电源模块和低压差线性稳压器MAX16999， 系统级芯片CC2430分别连接有外部扩展存储器、复位电路、RS-232扩展口和编程及扩展接 口，与交流电连接的AC-DC开关电源模块输出端连接低压差线性稳压器MAX16999，低压差 线性稳压器MAX16999的输出端分别连接外部扩展存储器、复位电路、RS-232扩展口和系统 级芯片CC2430。 有益效果 (1)基于无线传感器网络技术，通过设计应力无线传感器节点和无线传感器网络 协调器，实现了对提升机天轮的应力检测； (2)将提升机天轮应力场的检测装置设在天轮上，不会给提升系统带来任何安全 隐患，安全可靠； (3)基于ZigBee协议开发的应力无线传感器节点和无线传感器网络协调器，具有 很高通信可靠性，系统响应快速，功耗低； (4)传感器节点具有低电量检测功能，当传感器节点电池电压低于2. 5V时可以自 动报警。 (5)方法及结构简单，稳定性强，可靠性高，安装、维护方便、成本低、灵敏度高、能 够用于深井检测。附图说明 图1是本专利技术的一个实施例结构示意图； 图2是本专利技术的另一个实施例结构示意图； 图3是本专利技术的应力无线传感器节点结构原理图， 图4是本专利技术的应力无线传感器节点电路图， 图5是本专利技术的无线传感器网络协调器结构原理图， 图6是本专利技术的无线传感器网络协调器电路图， 图7是本专利技术的检测方法流程示意图， 图中l-天轮，2-应力无线传感器节点，3-天轮支架，4-无线传感器网络协调器， 5-RS-232总线，6-工控机，7-操作台。具体实施例方式实施例一、图1所示，提升机天轮应力检测装置主要由6个应力无线传感器节点 2、无线传感器网络协调器4、 RS-232总线5、工控机6和操作台7构成。6个应力无线传感 器节点2均匀固定在提升机天轮1位于相邻两个轮辐中间的轮缘上，用于获取天轮的应力信息。根据现场实际需要，应力无线传感器节点2可达增加至12个。每个应力无线传感 器节点2包括应变桥路模块、前置放大模块、低通滤波模块、系统级芯片CC2430、复位电路、 电压参考电路、编程和扩展接口、锂电池、模拟电源、隔离器和射频电源，应变桥路模块顺 序连接前置放大模块和低通滤波模块，低通滤波模块连接系统级芯片CC2430，系统级芯片 CC2430连接有复位电路、电压参考电路和编程及扩展接口 ，锂电池顺序连接模拟电源、隔离 器和射频电源，模拟电源连接应变桥模块、前置放大模块和低通滤波模块，射频电源连接系 统级芯片CC2430、复位电路和电压参考电路。在支撑提升机天轮1的天轮支架3上设置无 线传感器网络协调器4，用来接收应力无线传感器节点2采集的数据并对应力无线传感器 节点2的状态进行监测和控制。无线传感器网络协调器4包括系统级芯片CC2430、外部 扩展存储器、复位电路、RS-232扩展口、编程及扩展接口、 AC-DC开关电源模块和低压差线 性稳压器MAX16999，系统级芯片CC2430分别连接有外部扩展存储器、复位电路、RS-232扩 展口和编程及扩展接口 ，与交流电连接的AC-DC开关电源模块输出端连接低压差线性稳压 器MAX16999，低压差线性稳压器MAX16999的输出端分别连接外部扩展存储器、复位电路、 RS-232扩展口和系统级芯片CC2430。无线传感器网络协调器4经RS-232总线5连接工控 机6。无线传感器网络协调器4将接收到的应力无线传感器节点2采集的数据预处理后通 过RS-232总线5发送给工控机6。工控机6将接收的数据进行处理得到提升机天轮应力并 存储。所述的工控机6采用研华高性能工控机。 实施例二、图2所示，天轮应力检测装置结构与图1相同，不同点在于6个应力无 线传感器节点2固定在天轮1的轮辐上，其余连接关系与图1相同，略。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升机天轮应力检测方法，其特征在于：系统初始化，设定采样频率，设定时钟同步，按照设定的采样频率分别启动多个应力无线传感器节点（２），多个应力无线传感器节点（２）将收集的信息发送到无线传感器网络协调器（４），无线传感器网络协调器（４）对接收到应力无线传感器节点的信息预处理，然后通过ＲＳ－２３２接口（５）将数据发送给工控机（６），工控机将接收的应力无线传感器节点信息分析处理得到提升机天轮（１）的应力数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱真才，王颖，邵杏国，曹国华，陈光柱，陈国安，訾斌，周公博，李伟，李中凯，韩振铎，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州中矿提升安全设备有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]