矿井提升机(精选5篇)
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矿井提升机范文第1篇
[关键词]矿井 提升机 自动化控制
中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0071-01
矿井提升机是煤矿非常重要的提升设备，在煤矿采煤生产中发挥重要的作用。近些年来，我国煤矿提升机械随着科学技术的发展逐步走向自动化控制。
1、高压换向接触器
高压换向接触器作为高压交流提升电动机的接通、切断和换向使用。目前与提升机交流电控设备成套供应的有CG5系列高压接触器。
高压接触器由支架、主触点、磁吹灭弧装置、电磁操作机构及桥式辅助触头等组成。其中磁吹灭弧装置由一对熄弧角、熄弧线圈和灭弧罩组成。熄弧角是把电弧引离主触头以减少它的熔化和延长使用寿命，促进电弧的延长和熄灭，对在灭弧罩内的电弧移动起导向作用。灭弧罩是用石棉板做成的匣状物，两侧装有用薄钢板做成的极板，用螺钉把极板固定在熄弧线圈的铁芯上。其用途是把熄弧线圈形成的磁场分布在灭弧罩内。主触点断开时出现的电弧，由于磁场的作用被压到灭弧罩的上部，此时电弧被隔弧壁分开并。3kV可逆接触器由2个三极接触器组成，用以控制电动机正反转。6kV可逆接触器由3个三极接触器组成，2个用以控制电动机正反转，第3个作为辅助切断较高电压之线路。可逆接触器中的正反转两个接触器间还装有机械联锁，使两接触器不会同时闭合而导致短路。在选用时，高压接触器的电压和电流不可大于电动机的额定值。
2、提升机电控消弧继电器
提升机主电动机换向以及切除高压电源投入动力延时时，都要在电弧熄灭后进行。为了避免高压电弧短路或高压交流电进入动力制动装置导致事故发生，一般设有消弧继电器XHJ来延时。ZCFC断电后，它的常开触点断开XHJ线圈回路，其衔铁经延时0.5s后释放，常闭触点XHJ闭合，接通延时继电器回路，使其在换向回路和动力制动接触器回路中的常开触点闭合，该回路才可能接通。经XHJ延时后，电弧已可靠熄灭。
3、提升机电控低速继电器
低速继电器SDJ的作用是：在其释放时，通过减速信号继电器J1和脚踏动力制动接触器KDC切除动力制动，准备二次给电。
4、提升机电控减速开关
提升机等速运行至减速点，减速开关动作，断开减速信号继电器J1回路和信号接触器XC回路。XC的常开触点断开高压换向回路，ZC、XLC断电，电动机切除高压电源，常闭触点闭合，为电动机接通低频电源作准备。
5、提升机主电动机转子电阻的作用
提升机用绕线型异步电动机拖动时，为启动平稳又能减少启动电流而不降低启动转矩，要采用在转子回路里串接电阻的方法启动，这是由异步电动机M=f（n）的特性决定的。用金属电阻时就把全部启动电阻分为五段、八段或十段，在启动过程中逐级切除。过去也有用液体电阻启动的，而由于温度变化较大，电液容容易蒸发，浓度变化较快，阻值不稳定，因此现在已较少使用。
6、真空接触器的操作过电压
真空接触器在分断电感性负载时，交流真空接触器过强的灭弧能力也带来操作过电压的危险。操作过电压可分为载流过电压和重复性高频熄弧过电压。载流过电压主要取决于触头材料，通常选用钼基镶低熔金属环触头材料，其截流值低于1A，截流过电压很小，不能导致对电动机绝缘的危害；高频熄弧过电压发生的几率较小，只有在以下几种情况同时出现时才有可能出现：
（1）触头在工频电流过零前刚刚分离。
（2）工频电流过零前未发生截流现象
（3）工频电流过零后由于触头开距太小，被恢复电压击穿使电弧复燃，复燃后高频电流第一次过零分断。
（4）高频电流第二次复燃又熄弧，并多次复燃又熄弧的过程。
现在，己有较多限制过电压的措施，如并联R-C保护、加装压敏电阻或专门的过电压限幅器等，使真空接触器操作过电压的问题已经得到较好解决。
7、提升机交流电控低频电源的作用
提升机低频拖动不增加机械设备，利用低频3-5Hz交流电源直接送入主电动机，使它低速运行。由于交流感应电动机的转速是与频率成正比的。因此，只要有低频电源装置便能实现低频拖动。
低频电源有以下3种：
（1）低频发电机组，由一台交流电动机带动一台低频发电机。
（2）晶闸管交一直一交变频装置，是一种用硅整流器将工频交流电变为直流电，再由晶闸管逆变器将直流电变成需要的低频交流电源的装置。
（3）晶闸管交 交变频装置，是用晶闸管元件构成的，把交流工频电直接变成低频电供提升主电动机使用的变频装置。
在低频电源实现低速爬行中，在电动机转速高于由低频电源产生的同步转速时，还能获得低频发电制动的效果。提升机从等速阶段开始减速时，使定子从工频电网切断，再接入低频电源，电动机转子串入全部电阻。这时电动机转速由于远高于低频电源而出现的同步转速，电动机便运行在发电制动状态，电动机输出负力矩产生制动作用。为增大制动力矩，再逐级切除电阻，速度不断下降，直至全部切除电阻，电动机运行到低频电源所形成的自然特性曲线上。这时提升机负载不管是正力还是负力，均会处在稳定爬行速度。
采用低频拖动，不仅能取代小功率电动机、减速器和气囊离合器等复杂的拖动装置，还可以实现减速阶段的低频制动。
参考文献
[1] 于学谦：矿山运输机械，徐州，中国矿业大学出版社，1998.3.
矿井提升机范文第2篇
中图分类号： C35 文献标识码： A
矿井提升机系统的故障现象形形，故障原因也多种多样，许多故障现象只能凭操作人员的语言描述，可实时利用的传感器信号较少，为了建立提升机故障诊断系统，综合考察故障树分析法、专家系统、神经网络和信息融合等人工智能的故障诊断方法是必要的。矿井提升机历来有“矿井咽喉”之称,主要担负着提升矿石、下放材料、升降人员和设备等任务,在矿井工作中起着至关重要的作用,因此做好对矿井提升机故障的诊断和安全保障措施尤为重要。故障检测与诊断系统应该采用的故障诊断方案，是由诊断对象的性质及系统的功能要求决定的。提升机故障诊断系统首先要能对常见故障和曾经发生过的故障做出准确诊断，并给出故障处理的建议方案；对历史上虽不曾发生、但实际上可能发生的故障也要具有一定的处理能力。
一、矿井提升机的使用现状
矿井提升机是煤矿行业中重要设备,在经济发展和生产技术上起着重要作
用。矿井提升机的功能实现主要取决于传动系统,液压制动系统,监控系统,电气控制系统和加载系统和其他子系统。我国当前的提升机电控系统大多仍由继电器与由电子元件组成的控制单元组成，虽然设有安全电路，但系统内外电缆众多，联锁点密集，再加上矿井工作环境恶劣，粉尘污染和点蚀较多，常导致触电闭合或断开异常，频繁发生线路故障，极大的影响了整个系统的可靠性，与国际先进水平还有较大的差距。西方的先进工业国如英国、德国对矿井提升机的安全性十分重视，大多已通过PLC设计了矿井提升机的电控系统，通过多种方式构成了能独立工作的双通道安全监控与安全回路，且在有关软件的设计中也采用了多种监视保护手段，系统安全性与可靠性大为增加。矿井提升系统通常由机械、电气和液压三部分组成，矿井提升机发生的故障大致可分为机械故障与电气故障两类，机械故障主要包括制动事故、过卷事故和断绳事故，电气故障主要包括主回路电流、低压电源漏电和控制电源失压等。这些事故不仅会影响矿井的正常作业，也造成矿井设备的损坏和人员的伤亡[1]。
二、故障分析法
提升机主要故障现象的故障严重机械故障主要有制动事故、断绳事故和过卷事故；电气故障如主回路过流、控制电源失压、低压电源漏电等。这些故障不仅会严重影响矿井提升机运行，还会造成提升系统装备严重损坏及人身伤亡事故，后果是非常严重的。故障分析法以不希望系统发生的事件为分析目标，逐层向下追究所有可能的原因，找出系统元件失效、环境影响、人为失误及程序处理硬件和软件因素与系统失效顶事件之间的逻辑关系。故障可用来定性分析各底事件对顶事件发生影响的组合方式和传播途径，识别可能的系统故障模式，也可用来定量计算各组成部分对系统的影响程度，算出整个系统或某一个顶事件的失效概率。位于顶事件和底事件之间的中间事件又称故障事件；底事件位于故障的底端，其失效数据不再分解。
三、矿井提升机故障分类
矿井提升机的故障可分为电气故障与机械故障两类。电气故障需要测量和检测提升机设备上的工况参数和数据信息，并将这些工矿参数和数据信息进行数据处理和综合分析才能诊断出提升机设备的故障位置、故障问题和原因。机械故障是指矿井提升机设备上的某些参数超过了正常运行时的额限，是一种提升机设备的外在表现形式，主要解决方法是给提升机设备增加一些保护装置，防止机械故障发生。如果电气故障不能有效而快速的得到解决，会导致提升机设备机械故障的发生。由于矿井提升机的电气故障往往与很多的设备变量和参数有关联，从而降低了提升机故障诊断的准确率[2]。
四、矿井提升机故障诊断存在的问题
当提升机控制系统中的传感器或执行器发生故障问题， 将会严重影响提升机系统的安全可靠运行；对矿井提升机系统中的工矿参数和数据信息处理准确度不高，提升机设备智能化程度相对较低，也是目前矿井提升机故障诊断中存在的问题；对于以开发的矿井提升机智能故障诊断系统还存在自适应能力弱，实时性不强等缺点。目前关于提升机故障诊断研究还相对较少，现有的提升机故障诊断系统也存在一些不足和缺陷。
五、基于模糊理论的矿井提升机故障诊断方法
1、基于人工智能的矿井提升机故障诊断方法
基于免疫粒子群算法的矿井提升机故障诊断方法是将人工免疫模型和离散粒子群进化算法相结合的一种矿井提升机故障诊断方法。该方法提高了矿井提升机故障诊断的执行效率，并且能够适应提升机故障诊断过程中出现的不确定性，还可以实现多种提升机故障诊断。
基于遗传神经网络算法的矿井提升机故障诊断方法是将遗传算法和人工神经网络相结合的一种新的提升机故障诊断方法。该方法将遗传算法的全局特性和神经网络的并行处理信息能力强等优点相接合，能够有效的克服人工神经网络收敛速度慢以及容易陷入局部极小等缺点，从而更加准确的建立矿井提升机故障诊断系统，快速地判断出矿井提升机的故障。
2、基于小波变换的矿井提升机故障诊断方法
小波变换是时间频率的局部化分析，它通过平移伸缩运算对信号进行多尺度细化，从而达到在信号低频处频率细分，高频处时间细分，进而可以观察到信号的任意特性细节。其最显著的特点是能够进行信号的多分辨率分析，对于正常信号中夹带的瞬态反常现象，不仅能检测出来，还能够展示该反常信号的成分，因此基于小波变换技术在矿井提升机的故障诊断中得到了广泛应用。利用小波变换对矿井提升机的动态系统的故障检测与诊断也具有很好的效果，为矿井提升机的智能故障诊断技术提供了一种强而有力的分析手段。
3、基于神经网络的矿井提升机故障诊断方法
人工神经网络具有容错能力、自学习和自适应能力以及并行处理信息能力强等特点。由于人工神经网络具有以上特点，目前将人工神经网络应用到矿井提升机故障诊断的研究也逐渐增多，主要研究有基于BP神经网络或基于Elman神经网络的矿井提升机故障诊断方法。该方法的主要思想是将矿井提升机的故障特征向量作为人工神经网络的输入，将矿井提升机的故障分类模式向量作为人工神经网络的输出。输入特征信号的提取方法主要有：时域特征法、频域特征法以及幅值域特征法；时间序列法；小波变换特征提取法等[3]。
矿井提升机的模糊诊断法是将数学集合论的概念应用到提升机设备的故障诊断中，进行模糊推理，实现矿井提升机的故障诊断，从而解决提升机设备征兆与故障间的不确定关系。该诊断方法模糊推理逻辑严谨，但是由于较难确定矿井提升机故障的模糊关系，模糊诊断知识获取困难等原因，因此矿井提升机的模糊诊断法还缺乏一定的准确性。
结束语：
随着现代科技的发展，越来越多的新型智能诊断理论开始应用于矿井提升机的故障诊断，如小波分析、人工神经网络、免疫算法以及遗传算法等。将故障树引入专家系统，通过运用故障树分析法对所建的故障树进行定性分析，再根据简化了的故障树建立专家系统知识库，不但很好地解决了建立知识库知识获取难的问题，还保证了诊断知识获取的完整性。开展对矿井提升机的智能故障诊断的研究，将会极大地提高提升机运行的安全可靠性，避免矿井事故的发生，减少不必要的损失，为矿井提升机设备的经济、高效以及安全运行提供强而有力的技术支持。
参考文献：
[1]张平.矿用机电设备常见故障及其解决策略[J].硅谷，2012（6）：88.
矿井提升机范文第3篇
关键词：矿井提升机；安装；维护
我国的矿井提升机最早起源于无产阶级，最初发明矿井提升机的目的是改造历史遗留下来的陈旧达到提升设备，为了适应矿山之战的设备需求。新型的矿井提升机具有便于安装、重量轻、体积小等特点，解决了旧式提升机众多的弊端。然而，由于新型的矿井提升机在构造上有了较大的改进，因此，在安装与维护上与旧式提升机有较大的差别，需要引起人们的重视。
1.矿井提升机安装前的准备工作
1.1矿井提升机地沟施工
矿井提升机安装前的准备工作中最重要的是保证地沟施工的质量。地沟主要是指矿坑水的通道和电气线路，在矿井提升机系统中是最核心的部分。为了做好矿井提升机安装前的准备工作，对地沟施工有严格的要求，主要表现在以下几个方面：第一，预埋件（主要是指地脚螺栓）需要按照设计图样的要求进行装置，保证各部件安装的准确性。第二，基础各部的尺寸需要符合设计要求，将偏差保持在规定的最小偏差内。第三，在外观上不能出现裂纹、路筋、空洞等缺陷，保持外观的完整性。第四，地脚螺栓孔壁会出现残留的木壳，这些木壳需要全部拆除，另外，基础表面的模版、露出基础外的钢筋及地脚螺栓固定架等全部拆除。
1.2矿井提升机基础施工
坚固的基础是设备正常运转的前提，是保证安装精度的基础。通常情况下，随机技术图与设备地基图由厂家提供，无论是地基的深度、钢筋布置的密度及宽度，还是混凝土的标号等，都会有明确的标定，这些标定需要有专业人士进行设计。在基础施工过程中，施工基准线是参考标准，用来保证左右前后的位置和精度。设备基础是设备正常运作的依存，主要有以下几个作用：第一，将设备工作时产生的动力均匀地传到地面，并承受设备运作时的重量。第二，固定设备的位置。第三，将设备运作时产生的震动吸收和隔离。除此之外，必须要为设备预留安装空间，比如减速器、电机等，无法承受外力和精度高的设备需要加设防振层，防止振动传播。
2.矿井提升机电控设备的安装
2.1接电系统安装
接电系统是电控设备的基础，能够保持电控设备的准确接地。另外，接地电阻值必须保持在2欧姆内。
2.2高低压开关柜的安装
首先，高低压开关柜的安装最基本的要求是安装的设备必须验收合格。其次，选用10厘米的钢加工板柜底座，底座必须要符合各开关柜的外形尺寸。再次，设备的摆放位置要与设计要求相符合。最后，在板柜就位后，板柜要排列整齐，保证板柜的水平度符合垂直度。
2.3电缆敷设
电缆需要在阻燃耐压检测中各项指标都达到合格才能进行敷设。电缆接头的应芯线必须要用绝缘带包裹，保证电缆的安全性；出入柜的控制电缆上的标志牌要清晰。除此之外，电缆的走线要有美观性，控制和动力两种电缆不能放置在一处。
2.4电缆桥架的安装
电缆桥架在安装之前要确保桥架的数量，及时做好清点工作。在安装时脚手架的搭设要牢固，此外，支架之间的间距、支架摆放的位置要精确和稳定。
3.设备的调试
3.1调试准备工作
调试的准备工作主要是指在设备安装完毕后对设备进行调试。在调试之前也需要满足下列条件：第一，设备的安装精度合格，具备、电气仪器、等附属设备，各种设备也要符合运转要求。第二，相关设备和管理等都已经完成施工。第三，调试人员需要有熟练的技术，掌握设备运转的操作规程。
3.2调试内容
调试内容主要包括：单机通电、手动联动、空负荷试车等。在单机试车时，要让设备处于工作状态，在单独运作时，要保持和其他设备处于连接状态；整体试车时，要观察各个设备间是否有异响、噪声等，确保各种参数符合性能要求。
3.3调试问题的处理
在调试过程中一旦出现问题，就要做好详细记录，并找出问题的原因，根据问题产生的原因制定有针对性的解决方案。
4.矿井提升机的日常维护
矿井提升机在使用过程中要注意定期的检查和日常的维护。矿井提升机的日常维护能够延长提升机的使用寿命，减少维修次数。在提升机运转过程中，相对运动的零件表面都会有摩擦，而这种摩擦严重缩短了设备的使用寿命，甚至会使设备达到报废状态，影响提升机的正常运转。在提升机的日常维护中最主要的是减少摩擦，将摩擦阻力减少到最小，保证提升机的正常工作。除此之外，摩擦的表面需要经常涂上油，同时油也有防锈、防尘等功能。在油的选择上要根据设备的具体性能，选择具有针对性的油，通常选用矿物性的油或剂。矿井提升机的日常维护还包括定期检查，定期检查又分为日检、周检等。日检的基本内容有：各部分的连接零件是否有松动的情况；轴承是否振动；各接触点的磨损状况。周检的内容除了有与日检相同的内容外，还有下列工作：各种安全设备是否损坏、滚筒是否松动等等情况。
结束语：
随着煤矿企业的发展，矿井提升机成为不可或缺的一部分，矿井提升机设备的好坏与煤矿企业的生产效率有着密切的联系，因此，人们需要在矿井提升机的安装与维护的问题上引起重视。提升机的安装最主要是确保各个设备安装位置的准确、安装设备的质量是否合乎标准，而提升机的维修最主要的是定期检查和及时修复。
参考文献：
[1]王玉梅，张志军. 矿井提升机安装中的新工艺新技术[J]. 矿山机械，2002，05：44-46.
[2]韩勇，韩威. 对矿井提升机安装技术的探讨[J]. 科技创业家，2013，24：64.
[3]葛广强. 浅析矿井提升机制动器的使用及维护方法[J]. 科学之友，2012，01：48-49.
接收地址：山东省莱芜市凤城东大街57号莱钢集团矿山建设有限公司
接收人：亓丽聆
矿井提升机范文第4篇
目前，对于我国的矿井提升机电气控制系统来说，大部分采用的仍然是属于继电器-接触器式的电气控制系统，在得到多年的应用之后，已经具有了自己独特的控制特点，但是在实际的矿井生产工作过程中，这种原始的电气控制系统存在的缺陷和问题也渐渐的显现出来。比如系统容易发生故障、提升机电气控制系统在矿井生产工作中的稳定性不够，容易受到外界和其他因素的影响，并且在实际的工作过程中，提升机电气控制系统在完成开、停机、加减速等各程序的时候所需的操作比较繁杂，对矿井的生产产生了一定的安全隐患。随着科学技术的不断发展，PLC技术也应运而生，其为继电逻辑控制技术和计算机技术有效结合的新技术，能够经由数字化输入输出形式对机械和生产等进行监控，因此在工业中得到普遍的应用。从总的来说，PLC技术的特点主要包括了较高的可靠性和安全性、应用方便、编程简单等，并且还拥有自我诊断和监控的功能，因此非常适合对矿井提升机电气控制系统进行改造。
2矿井提升机电气控制系统的组成
从总的来说，矿井提升机按照电流的驱动可以分为交流驱动和直流驱动两种类型，而按照操作模式电气控制系统又分为自动和手动两种类型。具体来说，矿井提升机电气控制系统主要是有自动化、装卸载、传动控制和系统网络化四个模块组成。自动化系统主要包括了软件单元、PLC冗余控制系统、全自动化调节单元等；装卸载系统是应用PLC将监控站和装卸载站进行提升，使设备充分的实现自动化和网络化；传动控制系统主要是经由微处理器对故障进行诊断、报警和显现；系统网络化是借用windows系统对提升机电气控制系统的工作情况和数据等进行系统式的实时网络监控。
3应用PLC对矿井提升机电气控制系统的改造
3.1增加了可供选择的电气控制系统工作模式在对矿井提升机电气控制系统进行改造之后，可系统增加了可供选择性的工作模式，主要包括了手动式、半自动式和全自动式三种工作模式，而在这当中，提矿步骤又经过细分之后在以上三种工作模式中又增加了故障开车式的第四种工作模式。由于改造后的系统增加了可供选择式的工作模式，因此可以让操作人员能够根据实际需要进行自由切换，显得更加的方便和灵活。
3.2增加了对电气控制系统的系统保护采用PLC对矿井提升机电气控制系统改造时，在提升机原有的控制系统的保护功能基础之上，还增加了一系列的对系统保护的环节，主要包括了PLC的输出继电器联锁、减速过速、定点过速、调绳联锁等。应用PLC安全回路能够使系统冗余得到进一步的保护，当系统发生故障的时候，应用PLC控制系统能够实现应急式的低速工作，与此同时监控系统还能够根据运行情况对设备的参数以及工作情况等进行记忆和显示，并且在停电的时候还能够对提升机进行二级制动式的保护。
3.3增加了电气控制系统的自动化水平应用PLC对矿井提升机电气控制系统改造之后，增加了矿井提升机电气控制系统的自动化水平，将原有的动力制动柜改换为低频全数字式的制动电源柜，在具有多重保护的作用之下，也降低了设备维修的数量。与此同时，由于更换的电源柜是属于低频制动式，因此也使得设备所受到的冲击得到大大的降低，从而让提升机在工作的时候得到更加的稳定，再加上PLC能够按照事先设定好的参数在提升机的工作过程中能够进行自动控制，一直到工作完成，并且提升机工作过程中产生的速度也体现出了较高的精度数。
3.4使电气控制系统设备的更具可靠性电气控制系统设备在应用PLC进行改造之后，将矿井提升机原有的具备繁杂操作的高压接触器更换为真空高压接触器，能够对转子回路电阻实现无触点式的控制，从而使电气控制系统设备更具可靠性，并且使系统工作时产生的噪音得到有效的降低。
3.5使电气控制系统设备的更具安全性当电气控制系统得到改造之后，将原来的系统结构改为具有网络化控制性的结构，因此能够使原先需要的大量继电器、磁放大器、接触器和其他构件得到减少，大大的简化了设备之间所需的连接线。由于改造后的结构是在原来系统的功能保护前提下增加了更多的保护程序，从而使设备发生故障的次数得到大大的降低，增加了对电气控制系统的系统保护，使系统更具安全性。
4总结
矿井提升机范文第5篇
关键词：摩擦式提升机;无线通信;自适应调整;智能天线
引言
煤矿提升机是保障煤矿安全高效生产的关键设备，必须对其运行状态进行监测。提升机的监测传统的方法主要为有线通信和光缆传输，布线工程量大且后期的维护及检修难度大，近年来又逐步兴起了井筒无线通信的研发利用，但同样也存在通信距离受限、信号不稳定、设备能耗大等问题[1-4]。针对这些问题，以JKMD-3.25×4ZI型多绳摩擦提升机为研究对象，设计一套无线通线系统，从而实现对提升机主要设施及构配件的在线监控及无线通信，保障提升机的稳定运行。
1提升机无线通信系统设计
JKMD-3.25×4ZI型提升机的无线通信系统主体架构分四个模块，包括前端采集模块、中间转接模块、地面处理模块以及连接各模块的无线通信模块，总体架构如图1所示，具体结构情况如下：1）前端采集模块。前端采集模块负责监控信息数据的采集，包括安装在提升机油缸、钢丝绳、天轮等关键处的无线摄像仪，无线电话和自适应天线等，工作模式是在线实时监测提升机工作状况，采集到的音、视频信号通过数据转换无线传递给中间专接模块，前端设备由专用隔爆电池供电。2）中间转接模块。中间转接模块的核心是无线中继分站，其信号须覆盖至提升机及立井井筒的全部范围，主要功能是接收采集模块发送来的信息并初步处理，然后发送至地面处理模块。本系统所使用的无线中继分站主要参数均能达到设计要求，其供电电压为12V，发射功率为20dBm，有效通信距离超过1000m，无线数据传输速率达到10～100Mbits-1。3）地面处理模块。地面处理模块一般设置在矿井地面调度室或监控机台，主要由自适应天线、无线中继总站、流媒体服务器、客户端计算机及显示屏幕等组成，是人机交互的载体，负责数据的收集、分析、处理，识别故障并及时对故障进行处置。4）无线通信模块。在整个系统中起到纽带作用，通信及数据接口均采用了工业以太网标准，其中智能天线是数据传输的关键，可将系统模块内全部设备进行无线连接，极大提高了数据传输的精度和效率。
2智能天线结构设计
在整个无线通信系统中，无线通信模块中的智能天线最为关键，不仅可保障通信的稳定和高效，而且可保障数据传输的远距离和全覆盖。其智能化主要体现在对通信工作频率及辐射波指向的实时调整[5-6]，使其发挥更优的通信效果。1）智能天线结构。智能天线的主板主要是由安装在介质板（FR4）上的四个天线单元组成的，每个天线单元包括上、下两层贴片，并由下部的馈电网络进行联通，下层贴片与馈电网络之间有馈电探针联通，同时在设计时通过塑料支柱规避辐射影响，其结构设计如下页图2所示。2）通信工作频率的智能调整。无线通信信号主要在立井井筒中传递，因井筒较长，井筒壁表面平整度、潮湿度、粉尘附着、附属结构等会影响信号传递，造成电磁干扰，无线通信工作频率的选择至关重要。经过对矿井副井筒的实地踏勘及测试，得出在1.4～2.8GHz范围内通信效果最佳，并将该频段进一步细化为1.4～1.7GHz、1.8～2.1GHz、2.1～2.4GHz、2.5～2.8GHz四个频段，根据实际工况下无线信号的强弱，由智能天线自动选择合适的频段，确保信号传递的速度和精度。3）辐射波指向的智能调整。设计的智能天线安装在井筒架横梁顶部，由于矿井提升机罐笼（分主、副罐笼）在井筒中不断上、下往复运动，天线向主、副罐笼发出的辐射信号强度是实时变化的。为了保障信号不因距离过远而过度受损，由智能天线内置的单片机根据信号强弱变化，调整辐射单元的工作数量、工作强度以及工作相位等参数，实现对所发出的辐射波进行实时调整，并保证最大最强的辐射波一直指向距离较远的提升罐笼，从而实现信号的稳定收发。
3系统功能设计及应用
矿井提升机智能无线通信系统的设计及应用，可实现视频实时监控、提升机（罐笼）与调度室双向通话、语音广播喊话、数据采集记录、数据统计分析、智能故障识别、设备管理、人机交互等功能，所开发的人机交互客户端界面如图3所示。对矿井JKMD-3.25×4ZI型多绳摩擦提升机安装所研发的智能无线通信系统，重点对无线信号的强度及智能天线的工作情况进行监测，智能天线按照设计要求安装在井筒架横梁顶部，发现当主提升机由上井口运行至井底时，天线发出辐射波的功率逐渐增大，而通信工作频率则逐渐减小，说明当提升机运行过程中，智能天线对通信工作频率及辐射波指向进行自适应调整，使通信效率处于最佳状态。系统运行后监控视频清晰无卡顿，语音通话稳定流畅，设备监控运行状态良好。
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