提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統及方法與流程

2023-05-07 06:23:16 2

本發明涉及安全監測領域，尤其涉及一種適用於深井環境下提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統及方法。

背景技術：

在深井環境(例如電梯井、礦井等)中，通常採用滾筒和懸掛鋼絲繩的配合機構對提升容器(例如電梯廂體、罐籠等)進行升降驅動。而懸掛鋼絲繩的使用狀態的監測對提升容器的安全運行至關重要。

現有的懸掛鋼絲繩監測包括張力監測和橫向振動信號監測等。舉例來說，在公開號為CN203359719U的中國實用新型專利《一種電梯鋼絲繩的張力檢測裝置》中，每根鋼絲繩的端部都設有電梯鋼絲繩的張力檢測裝置，通過使每個電梯鋼絲繩的張力檢測裝置上的油壓傳感器所受的預壓力一致，使得每根鋼絲繩的拉力檢測結果的精確度提高。但這種裝置只是針對於電梯鋼絲繩較為有效，對於井下距離更大、使用多根平衡鋼絲繩的礦井環境來說，這種張力檢測裝置存在很大的誤差。此外，該方案只能針對於鋼絲繩信號進行監測和數據收集，且無法實現實時監測。

在公開號為CN105203200A的中國發明專利申請《鋼絲繩橫向振動信號測量裝置、方法及橫向振動監測方法》中，採用的監測方案是採用鋼絲繩橫向振動位移信號測量方法測出振動位移信號，通過對振動位移信號進行處理來獲得振動幅值和振動頻率，然後與預設值進行比較來進行危機預防。這種方案僅能對橫向振動的信號進行監測，沒有考慮到縱向振動對提升系統的影響。

總之，在現有的技術實踐和理論研究中，普遍針對的是礦井深度為500m以下工況的懸掛鋼絲繩監測，而對500m以上的深井研究較少。而在500m以上的深井環境中，信號傳遞、穿透能力弱，損失能量較多，受到幹擾較大，使得懸掛鋼絲繩的實時準確的監測變得困難。另一方面，絕大多數側重於單方面因素的監測，缺乏針對於多方面因素的監測研究。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統及方法，能夠實現提升容器懸掛鋼絲繩在周期運行時的實時不間斷監測，確保深井環境下提升系統的可靠性和安全性。

為實現上述目的，本發明提供了一種提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統，包括：第一傳感單元、容器頂部中繼裝置、井口接收中繼裝置、解析網關和數據顯示及分析處理平臺；所述第一傳感單元用於實時採集能夠表徵懸掛鋼絲繩的第一狀態參數；所述容器頂部中繼裝置設置在所述提升容器頂部，並與所述第一傳感單元電連接，用於接收所述第一傳感單元採集到的第一狀態參數，並通過跳頻擴頻和時分多址無線技術將所述第一狀態參數向所述井口接收中繼裝置傳輸；所述井口接收中繼裝置設置在井筒內壁或井口，用於將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺，以便進行數據的顯示、分析和處理。

進一步地，所述井口接收中繼裝置與所述解析網關之間通過跳頻通信方式進行數據傳輸。

進一步地，所述第一傳感單元包括多個油壓傳感器，分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上對應於各條懸掛鋼絲繩的平衡油缸的旁路上，用於採集對應的平衡油缸的油壓信號。

進一步地，所述第一傳感單元包括多個振動傳感器，分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上的各條懸掛鋼絲繩的橫向和縱向位置，用於採集該懸掛鋼絲繩在橫向和縱向上的振動信號。

進一步地，還包括設置在所述提升容器的提升捲筒之上或周圍的第二傳感單元，與所述井口接收中繼裝置電連接，用於實時採集能夠表徵所述提升捲筒的轉動圈數的第二狀態參數，並將所述第二狀態參數向所述井口接收中繼裝置傳輸。

進一步地，所述第二傳感單元包括雙霍爾傳感器，所述雙霍爾傳感器的兩塊磁鋼對稱設置在所述提升捲筒的轉動軸兩側，用於採集測量到的脈衝信號。

進一步地，所述第一傳感單元包括多個油壓傳感器和多個振動傳感器，所述多個油壓傳感器分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上對應於各條懸掛鋼絲繩的平衡油缸的旁路上，用於採集對應的平衡油缸的油壓信號，所述多個振動傳感器分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上的各條懸掛鋼絲繩的橫向和縱向位置，用於採集該懸掛鋼絲繩在橫向和縱向上的振動信號；所述井口接收中繼裝置與所述解析網關之間通過跳頻通信方式進行數據傳輸。

進一步地，在所述提升容器頂部還設有隔爆兼本質安全型電源箱，用於給所述第一傳感單元和所述容器頂部中繼裝置供應電力；所述容器頂部中繼裝置為本質安全型採集及發送箱，所述井口接收中繼裝置為本質安全型無線接收箱。

進一步地，所述數據顯示及分析處理平臺包括：

油壓數據接收模塊，用於接收所述解析網關所發送的解析後的油壓數據；

張力值計算模塊，用於根據所述油壓數據計算對應的懸掛鋼絲繩的張力值；

第一故障提示模塊，用於根據所述油壓數據和張力值計算懸掛鋼絲繩的張力不平衡度、衝擊載荷、提升載荷或油壓變化量，並根據預設閾值進行顯示和故障提示。

進一步地，所述數據顯示及分析處理平臺包括：

脈衝數據接收模塊，用於接收所述解析網關所發送的解析後的脈衝數據；

下放深度計算模塊，用於根據所述脈衝數據計算所述提升容器的下放深度；

深度顯示模塊，用於實時顯示所述提升容器的下放深度。

進一步地，所述數據顯示及分析處理平臺包括：

振動數據接收模塊，用於接收所述解析網關所發送的解析後的振動數據；

頻譜圖獲得模塊，用於根據所述振動數據計算出對應的懸掛鋼絲繩的振動位移圖，再經過快速傅立葉變換得到頻譜圖；

第二故障提示模塊，用於根據預設閾值判斷振動位移是否超限或外界激勵頻率是否接近於所述提升容器的固有頻率，並進行顯示和故障提示。

進一步地，所述容器頂部中繼裝置還用於將所述隔爆兼本質安全型電源箱的電量參數向所述井口接收中繼裝置傳輸；

所述數據顯示及分析處理平臺包括：

電量數據接收模塊，用於接收所述解析網關所發送的解析後的電量數據；

電量告警模塊，用於根據預設閾值判斷是否電量不足，並進行顯示和故障提示。

為實現上述目的，本發明提供了一種前述的提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的在線監測方法，包括：

第一傳感單元實時採集能夠表徵懸掛鋼絲繩的第一狀態參數，並傳遞給容器頂部中繼裝置；

所述容器頂部中繼裝置接收所述傳感單元採集到的第一狀態參數，並通過跳頻擴頻和時分多址無線技術將所述第一狀態參數向所述井口接收中繼裝置傳輸；

所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺，以便進行數據的顯示、分析和處理。

進一步地，所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺的操作具體包括：

所述井口接收中繼裝置將接收到的數據通過跳頻通信方式傳輸給所述解析網關；

所述解析網關對接收到的數據進行解析後，發送給所述數據顯示及分析處理平臺。

進一步地，所述第一狀態參數包括分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上對應於各條懸掛鋼絲繩的平衡油缸的油壓信號。

進一步地，所述第一狀態參數包括分別設置在所述提升容器頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置上的各條懸掛鋼絲繩在橫向和縱向上的振動信號。

進一步地，所述提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統還包括設置在所述提升容器的提升捲筒之上或周圍的第二傳感單元，與所述井口接收中繼裝置電連接；所述在線監測方法在所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺之前，還包括：

所述第二傳感單元實時採集能夠表徵所述提升捲筒的轉動圈數的第二狀態參數，並將所述第二狀態參數向所述井口接收中繼裝置傳輸。

進一步地，所述第二狀態參數包括對稱設置在所述提升捲筒的轉動軸兩側的雙霍爾傳感器的兩塊磁鋼所採集測量到的脈衝信號。

進一步地，在所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺之後，還包括：

所述數據顯示及分析處理平臺接收所述解析網關所發送的解析後的油壓數據，並根據所述油壓數據計算對應的懸掛鋼絲繩的張力值；

所述數據顯示及分析處理平臺根據所述油壓數據和張力值計算懸掛鋼絲繩的張力不平衡度、衝擊載荷、提升載荷或油壓變化量，並根據預設閾值進行顯示和故障提示。

進一步地，在所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺之後，還包括：

所述數據顯示及分析處理平臺接收所述解析網關所發送的解析後的脈衝數據，並根據所述脈衝數據計算所述提升容器的下放深度；

所述數據顯示及分析處理平臺對所述提升容器的下放深度進行實時顯示。

進一步地，在所述井口接收中繼裝置將接收到的數據經由所述解析網關發送到所述數據顯示及分析處理平臺之後，還包括：

所述數據顯示及分析處理平臺接收所述解析網關所發送的解析後的振動數據，並根據所述振動數據計算出對應的懸掛鋼絲繩的振動位移圖，再經過快速傅立葉變換得到頻譜圖；

所述數據顯示及分析處理平臺根據預設閾值判斷振動位移是否超限或外界激勵頻率是否接近於所述提升容器的固有頻率，並進行顯示和故障提示。

進一步地，在所述提升容器頂部還設有隔爆兼本質安全型電源箱，用於給所述第一傳感單元和所述容器頂部中繼裝置供應電力；所述在線監測方法還包括：

所述容器頂部中繼裝置將所述隔爆兼本質安全型電源箱的電量參數向所述井口接收中繼裝置傳輸；

所述數據顯示及分析處理平臺接收所述解析網關所發送的解析後的電量數據，並根據預設閾值判斷是否電量不足，並進行顯示和故障提示。

基於上述技術方案，本發明通過提升容器頂部設置的容器頂部中繼裝置來接收來自第一傳感單元所實時採集的表徵懸掛鋼絲繩的狀態參數，以實現提升容器懸掛鋼絲繩在周期運行時的實時不間斷監測，並且通過跳頻擴頻和時分多址無線技術向井口接收中繼裝置進行數據傳輸，由於數據傳輸所採用的無線通信方式具備更好的穩定性、抗幹擾性以及長距離傳輸特性，因此使得深井環境下的在線監測系統具備更好的可靠性和安全性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的一實施例的原理示意圖。

圖2為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的另一實施例的原理示意圖。

圖3為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的又一實施例的原理示意圖。

圖4為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統實施例的結構布置示意圖。

圖5為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統實施例中振動傳感器的布置示意圖。

圖6為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統實施例中油壓傳感器的布置示意圖。

圖7為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統實施例中跳頻通信方式的原理示意圖。

圖8為本發明在線監測方法的一實施例的流程示意圖。

圖9為本發明在線監測方法的另一實施例的流程示意圖。

圖10為本發明在線監測方法實施例中油壓數據的接收及處理流程示意圖。

圖11為本發明在線監測方法實施例中脈衝數據的接收及處理流程示意圖。

圖12為本發明在線監測方法實施例中振動數據的接收及處理流程示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

如圖1所示，為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的一實施例的原理示意圖。結合圖4-6所示的布置示意圖，本實施例的提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統包括：第一傳感單元10、容器頂部中繼裝置20、井口接收中繼裝置30、解析網關40和數據顯示及分析處理平臺50。

第一傳感單元10用於實時採集能夠表徵懸掛鋼絲繩3的第一狀態參數。其中，第一傳感單元10可以包括多個油壓傳感器11，分別設置在提升容器1頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置2上對應於各條懸掛鋼絲繩3的平衡油缸的旁路上，用於採集對應的平衡油缸的油壓信號。採集到的油壓信號可以在後續處理環節中根據平衡油缸的活塞承壓面積換算成對應懸掛鋼絲繩的張力值，並進一步計算出多根懸掛鋼絲繩間的張力差，因此可以在不破壞提升系統的結構和穩定性的情況下，獲得準確且有效的監測結果。

舉例來說，提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統中設定的A/D轉換參考電壓VREF為x V，轉換精度為12位，設張力油壓傳感器輸出信號調理後電壓信號為VIN，轉換結果為ADC，則

油壓傳感器量程為0～p MPa，輸出電流信號經過精密電阻後對應電壓為y～z V，設監測到的油壓大小為P，單位MPa，則

將VIN代入得

設平衡油缸的活塞承壓面積為S cm2，則懸掛鋼絲繩的張力F的計算公式為

第一傳感單元10還可以包括多個振動傳感器12，分別設置在所述提升容器1頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置2上的各條懸掛鋼絲繩3的橫向和縱向位置，用於採集該懸掛鋼絲繩3在橫向和縱向上的振動信號。通過對懸掛鋼絲繩3的橫向和縱向上的振動信號的監測，可以更全面地考察懸掛鋼絲繩3在垂直於伸長方向的振動平面上的振動對提升系統振幅的影響，並能確定是否存在共振的可能性。

懸掛鋼絲繩在運行過程中產生的振動信號由振動傳感器(例如振動加速度傳感器等)接收，經過積分預算可以得到該懸掛鋼絲繩的振動位移圖，再經過快速傅立葉變換得到頻譜圖。假設提升容器與鋼絲繩的連接處為坐標原點，取向下為正方向，懸掛鋼絲繩的長度l(t)隨時間t變化，線密度為ρ。H為提升容器的允許提升最大高度，平衡鋼絲繩的長度為H-l(t)，隨時間t變化，線密度為ρ2。提升容器質量m，根據提升容器和鋼絲繩的等效質量me的基本公式me＝m+(H-l(t))ρ2可知，深井提升鋼絲繩運行過程中由於平衡鋼絲繩的影響，等效質量me一直在發生變化，使得提升容器的固有頻率也隨之發生變化，進一步得到的頻譜圖可以實時監測外界激勵頻率對系統振幅的影響以及引起共振的可能性。

在圖4所示實施例中，第一傳感單元10可以同時包括上述油壓傳感器11和振動傳感器12，以實現對懸掛鋼絲繩3的張力以及振動情況的實時監測。在其他實施例中，表徵懸掛鋼絲繩3的第一狀態參數並不限於上述油壓和振動參數，還可以包括其他參數，例如張力參數，相應的第一傳感單元10還可以包括張力傳感器等其他任何能夠實時採集表徵懸掛鋼絲繩3的狀態參數的傳感單元。

參考圖4，容器頂部中繼裝置20設置在提升容器1的頂部，並與第一傳感單元10電連接，用於接收所述第一傳感單元10採集到的第一狀態參數。容器頂部中繼裝置20與井口接收中繼裝置30之間通過無線通信方式來傳遞該第一狀態參數。對於礦井、電梯井等深井環境5來說，較大的井深、井內設施的幹擾等多方面因素會嚴重製約傳感信號的向外傳遞，容易出現信號失真的問題，而在本實施例中，可通過跳頻擴頻和時分多址無線技術將第一狀態參數向井口接收中繼裝置30傳輸。

跳頻擴頻和時分多址無線技術是一種時分多址(TDMA)控制網絡架構下的跳頻擴頻(FHSS)無線通信技術。跳頻擴頻技術可以使網關與節點之間的通訊頻率能夠依據隨機序列碼生成的跳頻表周期性地在不同頻率之間跳變，這樣不僅能夠避免受到其他同頻率無線信號的幹擾，也不會對其他無線信號產生幹擾，極大地提高了無線的現場生存能力。在時分多址控制網絡架構中，每個節點都被分配一個通訊時隙，從而確保節點與網關之間可以實現可靠通信。

由於數據傳輸所採用的上述無線通信方式具備更好的穩定性、抗幹擾性以及長距離傳輸特性(例如傳輸距離大於3.2km)，因此使得深井環境下的在線監測系統具備更好的可靠性和安全性。另外，由於跳頻擴頻和時分多址無線技術已屬於成熟技術，這裡就不再對其具體實現過程進行贅述了。

井口接收中繼裝置30設置在井筒內壁或井口，用於將接收到的數據經由所述解析網關40發送到所述數據顯示及分析處理平臺50，以便進行數據的顯示、分析和處理。其中，考慮到井口接收中繼裝置30可能需要向解析網關發送多種狀態參數，如果傳輸過程中被幹擾將會影響到監測結果的準確性，因此優選在井口接收中繼裝置30與所述解析網關40之間採用跳頻通信方式進行數據傳輸。

跳頻通信是一種收發雙方傳輸信號的載波頻率按照預定規律進行離散變化的通信方式，也就是說，通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。與定頻通信相比，跳頻通信方式具備良好的抗幹擾能力，即使有部分頻點被幹擾，仍能在其他未被幹擾的頻點上進行正常的通信。

當跳頻通信應用到本實施例中實現井口接收中繼裝置30到解析網關40的數據傳輸時，參見圖7，發射側的頻率合成器根據跳頻指令發生器所發出的跳頻指令控制輸出載波信號的頻率。相應的，隨著跳頻指令發生器不斷地發出的指令，控制頻率合成器不斷地改變其輸出載波的頻率，使得混頻器輸出的已調波的載波頻率也將隨著指令不斷地跳變，從而將傳感信號按照跳頻順序切換成不同的數據傳輸頻道進行傳輸。當接收側接收到數據後，則按照與發射側相同的跳頻順序處理即可獲得原始數據。

除了來自於懸掛鋼絲繩的狀態參數之外，在提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統中還可以實現針對於提升容器所在深度的監測。如圖2所示，為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的另一實施例的原理示意圖。與上一實施例相比，本實施例還包括設置在提升容器1的提升捲筒4之上或周圍的第二傳感單元60。該第二傳感單元60與所述井口接收中繼裝置30電連接，用於實時採集能夠表徵所述提升捲筒的轉動圈數的第二狀態參數，並將所述第二狀態參數向所述井口接收中繼裝置30傳輸。其中，第二傳感單元60可以包括雙霍爾傳感器，雙霍爾傳感器的兩塊磁鋼對稱設置在提升捲筒4的轉動軸兩側，用於採集測量到的脈衝信號。當提升捲筒4的轉軸轉動時，根據雙霍爾傳感器所測量到的脈衝個數和轉筒轉動方向能夠計算出捲筒轉動圈數，並確定出從提升捲筒4中引出的懸掛鋼絲繩3的長度，進而確定出提升容器1在深井環境5中的具體下方深度位置。

舉例來說，雙霍爾傳感器的兩塊磁鋼間距大約8mm，沿磁鋼轉動方向設有標誌線。當測得的脈衝個數為n，提升捲筒4的直徑為d，則提升容器1的下放深度S可通過以下公式示例計算得出：

如圖3所示，為本發明提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的又一實施例的原理示意圖。與之前的各系統實施例相比，本實施例在提升容器1頂部還設有電源箱70，用於給所述第一傳感單元10和所述容器頂部中繼裝置20供應電力。對於有爆炸風險的礦井環境來說，電源箱70優選採用具有隔爆外殼而部分電路為本質安全型的隔爆兼本質安全型電源箱。容器頂部中繼裝置20優選採用全部電路為本質安全的本質安全型採集及發送箱，井口接收中繼裝置30優選採用全部電路為本質安全的本質安全型無線接收箱。

在上述各系統實施例中，數據顯示及分析處理平臺50可採用一臺或多臺伺服器、通用計算機或者工業控制計算機等實現。在數據顯示及分析處理平臺50內可運行多個監測分析軟體，以實現相應的數據處理功能。

對於上述第一傳感單元10包括多個油壓傳感器11的實施例來說，油壓傳感器11所採集的平衡油缸的油壓信號經過容器頂部中繼裝置20、井口接收中繼裝置30和解析網關40到達數據顯示及分析處理平臺50。相應的，數據顯示及分析處理平臺50可具體包括：油壓數據接收模塊、張力值計算模塊和第一故障提示模塊。其中，油壓數據接收模塊用於接收所述解析網關40所發送的解析後的油壓數據，該油壓數據即對應著油壓傳感器11所採集的油壓信號。張力值計算模塊用於根據所述油壓數據計算對應的懸掛鋼絲繩3的張力值，具體計算過程可參考前述示例和計算公式。第一故障提示模塊用於根據所述油壓數據和張力值計算懸掛鋼絲繩3的張力不平衡度、衝擊載荷、提升載荷或油壓變化量，並根據預設閾值進行顯示和故障提示。

舉例來說，第一故障提示模塊可以實現以下功能：

A、張力不平衡報警及不平衡度指示

舉例來說，當提升容器(例如箕鬥/罐籠等)採用了4根懸掛鋼絲繩進行提升時，懸掛鋼絲繩的張力不平衡度B可通過以下公式示例進行計算：

其中，Fi為第i根懸掛鋼絲繩的張力值，i＝1～4。

當張力不平衡度超過預設閾值(例如10％)時，對應於張力不平衡狀況的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如連續三次發出報警音)。此外，還可以通過張力不平衡度的指示條實時顯示當前的懸掛鋼絲繩的張力不平衡度。

B、衝擊載荷

當箕鬥急停或卡在井道中不能提升時，懸掛鋼絲繩將受到巨大衝擊載荷，此時懸掛鋼絲繩的張力值超過預設安全閾值，對應於衝擊載荷的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如持續的語音報警音)。

C、超載報警

對於需要使用提升容器承裝物料的應用場合來說，例如煤礦環境下，根據裝載後重量與空箕鬥重量計算得出裝載量，當箕鬥裝載量超過超載報警設定值或者提升載荷大於預設提升載荷閾值時，對應於超載報警的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如連續的三次語音報警)，以便提醒工作人員在超載狀態下不要啟動提升系統。

D、卡缸報警

如果平衡油缸被卡住，則其內部油壓將穩定不變，因此根據預設時間範圍內的油壓變化量是否小於預設閾值來確定是否發生了卡缸情況，當確定卡缸時，對應於卡缸的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如持續的報警音)。

此外，數據顯示及分析處理平臺50還能夠根據懸掛鋼絲繩的張力值來繪製鋼絲繩張力曲線，並對該曲線進行顯示。該曲線的縱坐標可選為張力值，橫坐標可選為提升容器的深度值，也可以選擇時間。

對於上述第一傳感單元10包括多個振動傳感器12的實施例來說，振動傳感器12所採集的橫向和縱向上的振動信號經過容器頂部中繼裝置20、井口接收中繼裝置30和解析網關40到達數據顯示及分析處理平臺50。相應的，數據顯示及分析處理平臺50可具體包括：振動數據接收模塊、頻譜圖獲得模塊和第二故障提示模塊。其中，振動數據接收模塊用於接收所述解析網關40所發送的解析後的振動數據。頻譜圖獲得模塊用於根據所述振動數據計算出對應的懸掛鋼絲繩3的振動位移圖，再經過快速傅立葉變換得到頻譜圖。第二故障提示模塊用於根據預設閾值判斷振動位移是否超限或外界激勵頻率是否接近於所述提升容器1的固有頻率，並進行顯示和故障提示。

舉例來說，第二故障提示模塊可以實現以下功能：

E、將計算出的振動位移與預設閾值進行比較，以判斷振動位移是否超限，如果確定振動位移超限，則對應于振動位移超限的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如持續的報警音)。

F、將經快速傅立葉變換確定的提升容器的固有頻率與外界激勵頻率進行比較，如果提升容器的固有頻率與外界激勵頻率非常接近，則可能引起共振，此時對應於共振的指示燈將變為表達警示的紅色，並可發出聲音報警(例如持續的報警音)。

對於上述包括第二傳感單元60(例如雙霍爾傳感器等)的實施例來說，第二傳感單元60所採集的脈衝信號經過容器頂部中繼裝置20、井口接收中繼裝置30和解析網關40到達數據顯示及分析處理平臺50。相應的，數據顯示及分析處理平臺50可具體包括：脈衝數據接收模塊、下放深度計算模塊和深度顯示模塊。其中，脈衝數據接收模塊用於接收所述解析網關40所發送的解析後的脈衝數據。下放深度計算模塊用於根據所述脈衝數據計算所述提升容器1的下放深度。深度顯示模塊用於實時顯示所述提升容器1的下放深度。

此外，數據顯示及分析處理平臺50還能夠顯示裝卸載及提升模擬動畫，例如模擬箕鬥裝煤、卸煤及提升過程，並在箕鬥內實時顯示箕鬥內裝煤量及卸載粘煤量。而箕鬥在界面中的相對位置將隨著箕鬥在井中的實際位置變化而變化，並且還可對箕鬥到位信號進行指示。

對於包括隔爆兼本質安全型電源箱的系統實施例來說，數據顯示及分析處理平臺50可以包括：電量數據接收模塊和電量告警模塊。其中，電量數據接收模塊用於接收所述解析網關40所發送的解析後的電量數據。電量告警模塊用於根據預設閾值判斷是否電量不足，並進行顯示和故障提示。

在上述各系統實施例中，數據顯示及分析處理平臺50還可以對報警記錄進行存儲，並提供報警記錄的查詢功能。

基於上述提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統的各實施例，本發明還提供了在線監測方法，如圖8所示，為本發明在線監測方法的一實施例的流程示意圖。在本實施例中，在線監測方法包括：

步驟100、第一傳感單元10實時採集能夠表徵懸掛鋼絲繩3的第一狀態參數，並傳遞給容器頂部中繼裝置20；

步驟200、所述容器頂部中繼裝置20接收所述傳感單元採集到的第一狀態參數，並通過跳頻擴頻和時分多址無線技術將所述第一狀態參數向所述井口接收中繼裝置30傳輸；

步驟300、所述井口接收中繼裝置30將接收到的數據經由所述解析網關40發送到所述數據顯示及分析處理平臺50，以便進行數據的顯示、分析和處理。

在本實施例中，第一狀態參數可以包括分別設置在所述提升容器1頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置2上對應於各條懸掛鋼絲繩3的平衡油缸的油壓信號，也可以包括分別設置在所述提升容器1頂部的鋼絲繩張力液壓自動平衡裝置2上的各條懸掛鋼絲繩3在橫向和縱向上的振動信號。

圖9示出了本發明在線監測方法的另一實施例。與上一實施例相比，本實施例的步驟300具體包括：

步驟310、所述井口接收中繼裝置30將接收到的數據通過跳頻通信方式傳輸給所述解析網關40；

步驟320、所述解析網關40對接收到的數據進行解析後，發送給所述數據顯示及分析處理平臺50。

此外，對於前述包括第二傳感單元60的提升容器懸掛鋼絲繩在線監測系統實施例來說，在步驟300之前，還包括：

步驟600、第二傳感單元60實時採集能夠表徵所述提升捲筒的轉動圈數的第二狀態參數，並將所述第二狀態參數向所述井口接收中繼裝置30傳輸。所述第二狀態參數可以包括對稱設置在所述提升捲筒的轉動軸兩側的雙霍爾傳感器的兩塊磁鋼所採集測量到的脈衝信號。

對於不同的傳感數據，數據顯示及分析處理平臺50能夠實現對應的接收和處理過程。如圖10所示，為本發明在線監測方法實施例中油壓數據的接收及處理流程示意圖。對於平衡油缸的油壓信號來說，數據顯示及分析處理平臺50的接收和處理過程包括：

步驟411、所述數據顯示及分析處理平臺50接收所述解析網關40所發送的解析後的油壓數據；

步驟412、數據顯示及分析處理平臺50根據所述油壓數據計算對應的懸掛鋼絲繩3的張力值；

步驟413、數據顯示及分析處理平臺50根據張力值計算懸掛鋼絲繩3的張力不平衡度，並判斷張力不平衡度是否小於預設閾值，是則表示警示的紅燈亮，否則表示正常的綠燈亮；

步驟414、數據顯示及分析處理平臺50根據張力值判斷懸掛鋼絲繩3提升載荷是否受到衝擊載荷，是則表示衝擊載荷警報的紅燈亮，否則表示正常的綠燈亮；

步驟415、數據顯示及分析處理平臺50根據張力值判斷提升載荷是否大於預設閾值，是則表示超載報警的紅燈亮，否則表示正常的綠燈亮；

步驟416、數據顯示及分析處理平臺50根據油壓數據計算油壓變化量，並判斷油壓變化量是否小於預設閾值，是則表示卡缸報警的紅燈亮，否則表示正常的綠燈亮。

如圖11所示，為本發明在線監測方法實施例中脈衝數據的接收及處理流程示意圖。對於雙霍爾傳感器採集的脈衝信號來說，數據顯示及分析處理平臺50的接收和處理過程包括：

步驟421、數據顯示及分析處理平臺50接收所述解析網關40所發送的解析後的脈衝數據；

步驟422、數據顯示及分析處理平臺50根據所述脈衝數據計算所述提升容器1的下放深度；

步驟423、數據顯示及分析處理平臺50對所述提升容器1的下放深度進行實時顯示。

如圖12所示，為本發明在線監測方法實施例中振動數據的接收及處理流程示意圖。對於鋼絲繩的橫向和縱向振動信號來說，數據顯示及分析處理平臺50的接收和處理過程包括：

步驟431、數據顯示及分析處理平臺50接收所述解析網關40所發送的解析後的振動數據；

步驟432、根據所述振動數據計算出對應的懸掛鋼絲繩3的振動位移圖；

步驟433、將振動位移圖經過快速傅立葉變換得到頻譜圖；

步驟434、數據顯示及分析處理平臺50根據預設閾值判斷振動位移是否超限或外界激勵頻率是否接近於所述提升容器1的固有頻率，是則表示振動報警的紅燈亮，否則表示正常的綠燈亮。

此外，對於包括隔爆兼本質安全型電源箱的系統實施例來說，在線監測方法還可以進一步包括：容器頂部中繼裝置20將所述隔爆兼本質安全型電源箱的電量參數向所述井口接收中繼裝置30傳輸；數據顯示及分析處理平臺50接收所述解析網關40所發送的解析後的電量數據，並根據預設閾值判斷是否電量不足，並進行顯示和故障提示。

最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。