目前防爆液压绞车普遍采用手动调速，缺少液压状态监测及动态速度一位置图。手动调速方式完全依赖于司机的自身经验，操作随意性大，导致绞车运行不平稳，超速现象时有发生，严重影响了煤矿的安全生产。煤矿井下恶劣的工作环境和液压绞车复杂的工况，造成其液压系统故障频繁。现场人员对液压故障的规律缺乏认识，难以预防各种随机因素引起的故障和把握故障状态，造成液压系统故障诊断不准、故障排除时间长，严重影响井下提升作业效率。
1．系统功能需求
影响液压绞车安全运行的因素很多，其中以防爆液压系统的工作状态最为关键，同时其故障也最难判断，因此监测系统的主要任务是监测绞车液压系统的状态，并结合故障智能诊断技术，诊断液压系统的故障。
(1)状态监测系统的功能应主要涵盖以下内容。
①实时监测液压系统的主要状态参数，如绞车滚筒的转速、主要液压回路的压力、闸瓦位移、油温等。
②监测控制信号，包括减速点信号、制动信号、开车信号、提升信号和下放信号等。
③监测参数的数据处理和在线显示。
④状态数据的记录和存储，为液压绞车运行状态库的建立提供信息。
⑤当系统运行出现故障、参数超出正常区间时，提供声光报警。
⑥记录运行管理信息，如操作人员、运行操作时间等信息。
(2)故障诊断系统的功能应主要包括以下内容。
①根据监测系统每天记录的液压系统状态信息，形成防爆液压绞车运行历史状态库。
②利用历史状态库，分析提升绞车液压系统的工作状况，为液压系统的检修维护提供决策信息。
③通过记录和分析液压系统的工作状况和常见故障，诊断故障的类型和可能的故障位置。
2．状态监测与故障诊断系统总体结构
根据系统功能需求，并结合绞车的运行工况、监测技术、故障诊断技术和通信技术等，防爆液压绞车状态监测与故障诊断系统采用图5—68所示的结构。系统由本地监测系统、数据通信和远程诊断系统三部分组成。
监测计算机用于工况数据采集、处理、分析、显示和传输，出现故障时报警并记录故障数据。增量式轴编码器用于将提升绞车速度和位置转换为脉冲电信号，完成速度和位置的测量。传感器与变送器完成压力、温度等物理量信号的传感与变送。输人模拟量接口则完成与监测计算机的连接。输入开关量及接口完成位置校正、设备启停等开关状态信号的变换与变送，以及与监测计算机的连接。输出开关量及接El完成报警器、后备减速等开关输出信号的变换与变送，以及与监测计算机的连接。电源系统为本地监测系统提供所需的各种交直流稳压电源。
诊断计算机、专用诊断软件和数据通信等构成远程诊断系统，实现对防爆液压绞车的远程故障诊断。其中，基于专家系统和实例推理的故障智能诊断系统是核心，可实现防爆绞车正常状态和故障状态记录与分析。
3．硬件系统
为了实现对
防爆液压绞车运行状态参数的全面监测，并利于工人操作，监测系统硬件设计主要包括监测计算机及人机接口设计、模拟量输入接口设计、开关量输入/输出接口设计及电源系统设计。其中最重要的是监测计算机及人机接口设计、模拟量输入接口设计。
1)监测计算机及人机接口设计
考虑煤矿井下条件及多路模拟量和开关量监测的需要，一般PLC难以满足要求，而工控机也存在系统复杂、散热困难等问题，监测计算机选择嵌入式微型计算机PCI04系列的 SCM--7020，并配备了两个扩展模块ADT600，构成一个高性能的数据采集与控制系统。
人机接口包括键盘、状态选择和显示器，如图5—69所示。键盘由“ESC”、“十”“一一”和“OK”共4个按键组成。状态选择包括检修与运行、提物与提人4个输入开关量。
2)模拟量输入接口设计
如图所示，共有32路模拟量输入，每8路为一组。模拟量转换原理如图所示。电气隔离采用ISO--A4P1297型直流电流信号隔离放大、转换器。它将输人的直流电流信号按比例转换成直流电压信号。
4．监测系统软件
监测软件系统基于PCI04，在PCI04 BISO和DOS 6.22下运行，利用C语言和汇编语言开发，可实现数据采集与处理、故障判别与报警、状态与参数显示、系统设置和人机接口等功能。监测软件主要包括系统调度程序、窗口管理与界面显示、参数设置、数据采集与处理、故障判别、数据文件管理等几部分。
软件系统功能主要包括：
①行程、速度和加速度计算与曲线显示。
②闸瓦位移测量与磨损补偿校正。
③减速提示。
④压力、温度显示。
⑤报警提示，对超速、过卷进行画面和声音报警提示。
⑥操作状态显示，运行时直接显示“提人”、“提物”。
⑦参数设置，分别设置提人、提物时上下停车点位置、上下校正点位置、上下减速点位置等，设置最大限制速度。
⑧保存数据，保存一个月内每天最后一钩的运行数据，包括位置、速度、加速度、压力、报警信息、运行状态等所有显示数据，采样间隔为0.1s，保存操作错误信息(200K字节)。
⑨运行状态数据和故障。
⑩操作错误记录查询，查询近期操作错误信息。
防爆液压绞车液压状态监测系统在某矿斜井的JTY1.6/1.5B型液压绞车上进行了工业性试验。
根据参考速度一位移曲线的变化，司机手动操作液压绞车，监测得到的实际速度一位移曲线与参考曲线基本相符，避免了超速现象，加速度变化也较平稳，同时系统可监测到绞车的各主要参数，保障了绞车的安全运行，提高了生产效率。
5．液压故障诊断系统
防爆液压系统的故障诊断和排除需要应用大量独特的专家实践经验和诊断策略。故障的外在表现往往与多种潜在故障有关，且症状与原因之间也存在各种各样的重叠和交叉，给故障诊 断带来不便。在分析了绞车液压系统和液压元件故障模式及故障机理的基础上，建立了液压绞车的液压故障诊断专家系统。
故障诊断专家系统的基本结构如图所示。其设计思想是将
液压机故障知识和控制推理策略分开，形成一个故障诊断知识库。同时将监测系统采集到的运行数据保存到数据库，形成历史运行状态库。系统在控制推理策略的引导下，利用已存储的故障知识分析和处理问题。
图1液压故障诊断专家系统的基本结构
推理机是以知识库中已有的知识推出新的事实的计算机，是专家系统的核心，其主要任务就是在问题求解过程中适时地决定知识的选择和运用。具体的推理流程如图所示。首先分析所采集的状态数据，以提取故障特征值；然后根据故障特征值初步判定液压系统中哪些回路出现异常，明确故障诊断范围；接下来按一定的故障诊断策略确定故障诊断顺序；最后，系统根据具体的故障范围调用故障诊断模块进行故障诊断。
图2诊断推理流程图
在Windows xP平台下，运用VB 6.0，结合数据库技术，开发了液压绞车故障诊断专家系统。该系统主要由人机接口模块、知识库管理模块、案例库管理模块、数据分析模块、故障诊断模块、用户管理模块和系统帮助模块7个部分组成。通过分析状态监测信号并提取特征数据，技术人员可以有效把握系统运行状态和趋势，通过人机交互进行故障诊断，为现场排除液压故障提供有力依据和参照。
