[发明专利]一种施工立井吊盘稳车运行故障监测系统及方法

权利要求书

1.一种施工立井吊盘稳车运行故障监测系统，其特征是：该故障监测系统包括设在吊盘上的第一感知单元和第一信号处理采集单元，设在天轮主轴、天轮底座上的第二感知单元和第二信号处理采集单元，设在施工井壁上的无线信号传输系统以及设在控制房的PLC集控中心；

所述第一感知单元由吊盘位姿感知单元构成，所述的吊盘位姿感知单元包括三轴倾角传感器(2)，三轴倾角传感器(2)布置在吊盘(1)上，吊盘(1)工作时用于检测吊盘(1)的姿态角，通过信号采集处理单元采集经由无线传输系统传送到地面控制中心；

所述第二感知单元由吊盘稳车速度感知单元和稳绳张力感知单元以及无线信号强度检测器(14)三部分构成，其中所述的吊盘稳车速度感知单元包括轴编码器(7)；所述的稳绳张力感知单元包括压力传感器(10)；轴编码器(7)有四个，分别通过联轴器布置在四个主天轮（8）的主轴上，用于测定稳绳(9)的下放和上提速度；压力传感器(10)有八个，分别对称置于四个主天轮（8）的底座上，用于测稳绳(9)的张力；无线信号强度检测器(14)置于井筒口用于检测无线信号的强弱；

所述的第一信号处理采集单元和二信号处理采集单元均包括信号处理采集器(3)；所述的信号处理采集器(3)和无线传输模块连接，分别用以将吊盘姿态信号和稳绳张力信号送入控制房的PLC集控中心；

所述的无线信号传输系统包括多个无线mesh节点(4)和无线mesh网络控制器（13）；其中无线mesh节点(4)在井壁上等间距布置；无线mesh网络控制器(13)用于控制无线mesh网络节点间通信的快速切换；

所述的PLC集控中心包括主控制PLC可编程控制器(12)、无线传输模块、人机交互设备、声光报警电路和数据存储设备；其中无线传输模块与无线信号传输系统配套，能自动融入通信网络，并与主控制PLC可编程控制器(12)连接，主控制PLC可编程控制器(12)还分别与人机交互设备、声光报警电路、数据存储设备连接；

所述的可编程控制器选用西门子PLC S7-200；

所述的无线传输模块及无线传输系统节点均选用LP5824-MESH-GW-X。

2.一种使用权利要求1所述的施工立井吊盘稳车运行故障监测系统的方法，其特征是包括如下步骤：

（1）施工立井吊盘稳车开始运行时，故障监控系统初始化，载入预先设定的故障检测指标和阀值；

（2）施工立井吊盘稳车运行故障监测系统运行时，设在吊盘(1)上的第一感知单元，设在天轮主轴、天轮底座上的第二感知单元，设在井筒口的无线信号强度检测器(14)，设在施工井壁上的无线信号传输系统以及设在控制房的PLC集控中心开启，对设备进行监测，信号处理采集器(3)对信号进行采集；

（3）信号采集器（3）采集到信号后，进行预处理，经过无线传输系统传递到主控计算机(11)，主控计算机(11)对信号进行分析做出判断，将结果和相应的数据通过共享变量传输给主控制PLC可编程控制器(12)；

（4）主控制PLC可编程控制器(12)对接收到的判断结果和信号进行响应，对施工立井吊盘稳车运行状态进行控制；若确定有故障发生，则一方面控制声光报警电路进行报警，另一方面分析故障发生点及其原因和信息，通过主控计算机(11)上的上位机显示故障信息提供给现场工程人员查看，同时存储在数据存储设备中，并依照预先内置的故障处理算法，控制施工立井吊盘稳车做出相应的动作，以避免发生卡盘，断绳等恶性事故；若无故障发生，主控制PLC可编程控制器(12)根据工作机的运行状态，通过施工立井吊盘稳车控制系统实时的调整各个稳绳(9)的收放速度，以保证吊盘(1)稳定运行；同时设备运行状态通过主控计算机(11)提供给现场工程人员查看；

（5）无线信号强度检测器(14)检测到信号强度低于故障设定阀值时触发声光电路发出警报；若无线信号强度高于故障设定值阀值时检测器正常工作。