矿井提升机制动控制系统的优化分析

图1
矿井提升机制动系统结构示意图
矿井提升机制动控制系统的优化分析
樊
鹏
（山西工程职业技术学院机械制造工程系，山西太原030009）
摘
要：介绍了矿井提升机工作时的制动原理，提出了一种新的制动控制系统，利用Simulink 仿真分析软件建立了该系统的仿真分
析模型，对不同控制方式下的速度变化情况进行了分析，结果表明，新的提升机制动控制系统能够显著提升制动过程的稳定性。

关键词：提升机；制动系统；稳定性；优化
0引言
矿井提升机是煤矿上常用的一种物料输送设备，其工作
稳定性和安全性直接关系到物料的运输效率和运输安全。

矿井提升机在运行过程中一旦出现异常需要紧急制动时，会对提升钢丝绳产生一个巨大的制动力，鉴于钢丝绳的柔性特性[1]，制动力在钢丝绳内传输的过程中会产生巨大的冲击，严重影响提升机机架的使用安全性，特别是随着综采作业技术水平的不断提高，煤矿井下的综采作业深度不断加大，提升机的提升深度也随之增加，进一步增强了紧急制动时的冲击力。

因此，为了降低提升机在制动过程中的振动、冲击力，提高制动稳定性，本文提出了一种新的矿井提升机制动控制系统，能够极大地优化制动特性曲线，减小制动冲击，提升系统稳定性。

1矿井提升机制动控制原理
当矿井提升机进行紧急制动时，需要在尽可能短的时间
内实现制动，若制动过程中制动力过大，会导致钢丝绳上产生巨大的制动负荷[2]，严重时甚至造成钢丝绳的断裂及提升机机械系统的损坏；若制动力矩偏小，则会导致停车时间过长，无法满足快速制动的要求。

因此，矿井提升机制动控制系统的基本要求是，在确保制动时间满足紧急制动要求的基础上尽量降低制动负荷对提升机系统的影响。

通过分析矿井提升机制动需求，本文提出了一种新的制动控制系统，将提升速度监测点从钢丝绳转移到提升机驱动电机上，通过对电机转速的监控对提升速度进行判断，改变了传统的监控结果极易受到钢丝绳振动、冲击影响而与实际结果产生较大偏差的缺陷。

同时将驱动电机的转速信号变成电控信号传输到速度控制器内，实现对提升速度的闭环控制。

在制动过程中通过系统内的压力传感器对制动时液压系统的油压进行监控，通过控制液压油的工作压力实现对制动过程中制动力大小的精确控制，确保了制动时能够逐步施加制动压力，达到精确控制制动减速度的目的。

为了确保该制动控制系统的可靠性，设置了两组制动系统，一备一用，当主制动系统出现故障时能够零间隔切换到备用制动系统上，从而确保制动过程的稳定性。

该制动系统的总体结构如图1所示[3]。

2提升机控制系统的建模分析
为了对该控制系统的制动效果进行分析，本文利用
Simulink 仿真分析软件[4]建立了该提升机制动系统的仿真分析模型。

该提升机制动系统的核心在于系统内电液比例方向阀和制动油缸上的压力传感器之间所形成的一种闭环调节关系，需要保证该闭环内信息的传递连续性，从而实现对提升机系统制动力矩的灵活控制。

根据矿井提升机的结构特性，本文在对其进行仿真分析时选择了由弹性元件和黏性元件共同构成的开尔文模型作为仿真分析的基础模型，在设置仿真分析的边界条件时，根据矿上所用的提升机在提升过程最危险工况下的紧急制动进行分析，其最大载重约为20t ，要求在8s 内完成制动，稳定运行时的最大速度为10m /s ，则该提升机控制系统在最大速度下的制动效果与采用传统控制方式的制动效果对比如图2所示。

由仿真分析结果可知，在采用传统控制方式时，当对高
速运行中的提升机进行制动时，在1.8s 内提升机的速度即
可
图2
不同制动控制方式下制动速度变化曲
线
基金项目：山西省重点研发计划项目国际合作方面（201803D421041）
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由10m/s降低到约2.6m/s，然后基本以恒定的速度运行，并在第7s后进行二次制动，停止提升机运行。

当采用优化后的制动控制系统时，提升机开始制动，系统首先以恒定的制动加速度使提升机运行速度降低到5m/s，然后再增加制动力矩，提升制动加速度，使其完成第二个阶段的制动。

该控制系统的优点在于，首先以较为平缓的制动加速度使提升机速度降低到一个较低的水平，然后再增加制动力矩，加速制动，满足在平稳制动情况下的快速制动需求。

3结论
本文针对提升机控制系统存在制动冲击、振动大，严重影响制动安全的缺陷，提出了一种新的矿井提升机制动控制系统，介绍了该控制系统的工作原理，同时利用仿真分析软件对不同制动控制系统下的制动速度变化情况进行了分析，结果表明：
（1）该控制系统采用了全新的逐级加压控制方式，在制动过程中通过系统内的压力传感器对制动时液压系统的油压进行监控，通过控制液压油的工作压力实现对制动力大小的精确控制，确保了制动时能够逐步施加制动压力，以精确控制制动减速度。

（2）该控制系统首先以恒定的制动加速度使提升机的运行速度降低，然后再增加制动力矩，增加制动加速度，使其完成第二个阶段的制动。

在制动过程中首先以较为平缓的制动加速度降低提升机速度，然后增加制动力矩，加速制动，满足在平稳制动情况下的快速制动需求。

［参考文献］
[1]刘景艳，郭顺京，李玉东.基于模糊小波神经网络的提升机恒
减速制动系统的研究[J].工矿自动化，2010（6）：40-43. [2]黄家海，郭晓霞，权龙，等.软硬件冗余矿井提升机恒减速制
动系统研制[J].中国机械工程，2016，27（4）：475-478.
[3]麻慧君，张国新，权龙，等.基于PID自整定控制恒减速制动系
统的研究[J].煤矿机械，2013，34（7）：155-156.
[4]杨玉涛.提升机恒减速制动过程仿真分析及控制系统设计
[J].山东煤炭科技，2016（10）：83-86.
收稿日期：2019-07-08
作者简介：樊鹏（1989—），男，山西吕梁人，硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。

基于Zabbix的高速公路机电运维系统研究与设计
李彬原文军陈瑞信
（广西交通科学研究院有限公司，广西南宁530007）
摘要：随着高速公路的快速发展，高速公路的机电设备不断增加，高速公路机电系统的运维工作显得越来越重要。

现结合广西高速公路的机电运维现状和监控视频联网的发展趋势，提出了一种基于Zabbix的分布式高速公路机电运维系统，充分利用现有技术条件，提升高速公路机电系统运维水平。

关键词：高速公路；机电运维；监控视频联网；Zabbix；分布式
0引言
广西高速公路系统通常由收费系统、视频监控系统、通信系统、供配电系统、照明系统五部分组成[1]。

体系庞大、设备类型多、数量大、分布广是高速公路机电系统运维工作的难点。

例如，河百高速公路的视频监控子系统的服务器主机超过30台，全线摄像头有1000多个，交换机等网络设备超过20台，分布在全线超过170km的各个收费站。

各路段普遍采用业务员反馈和维护员巡检的方式维护设备，运维人员的业务水平参差不齐，普遍存在发现不及时、排查难、解决慢、统计难等问题。

特别是针对服务器以及网络设备的监控运维能力较弱，发生故障时通常由运维人员向设备厂商反馈或者在设备厂商的远程指导下进行处理。

因此，引入一套高效可靠的机电运维系统，实时监控服务器、网络设备、应用程序等的运行状态，提供便捷、及时的通知机制，让运维人员快速定位并解决故障就显得尤为重要。

1Zabbix简介
Zabbix是一个企业级的分布式开源监控系统解决方案，用来监控IT基础设施的可用性和性能，能够监控各种网络设
备、存储以及服务器系统应用的运行参数，具有健全、灵活的监控数据采集、存储以及告警配置，广泛应用于互联网行业。

与其他监控系统相比，Zabbix有更加详细的开发文档和中文支持文档，能监控几乎所有类型的设备，并实现与其他运维管理系统的完美对接。

Zabbix提供对外开放接口，支持自定义告警，方便及时有效地发布通知，对于构建分布式监控系统具有重要作用[2]。

基于Zabbix与邮箱短信系统结合，可以建设一套能够及时告警、快速定位、减轻运维人员繁重工作量的运维系统[3]。

2系统设计
2.1系统结构设计
Zabbix分布式架构分为CPS（client/proxy/server）和CNS （client/node/server）两种。

CPS架构是单级分布式架构，proxy 相当于一个数据收集器，没有其他任何功能，它不会处理数据，不会触发告警。

CNS是多级分布式架构，node相当于一个完整的Zabbix server，需要收集和处理数据、报警、存储数据，node中所有的数据都会同步到Zabbix server[4]。

Zabbix提供了非常便捷的从server切换到node的方法。

根据目前广西高速公
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