井架是矿用提升系统的重要组成部分,具有支持天轮和承受全部提升重物并固定罐道等作用,是矿井提升系统的关键基础设施组成。我国现存大量的单绳缠绕式金属提升井架,长期受环境腐蚀、提升超载、急停冲击、地基变形等因素的影响,在使用过程中会遇到应力集中、振动、倾斜等安全隐患问题。此外,天轮作为矿井提升系统中又一关键部件安装在井架上,作支撑、引导提升钢丝绳转向之用,其性能的好坏直接影响井架的使用寿命。天轮在使用过程中会出现轴承温度过高、运转异常等问题,会造成提升井架的振动异常。为防止金属井架安全事故的发生,本文针对金属井架实时监测系统展开研究与设计,切实保障井架的安全使用。本文涉及的主要内容有:对井架受力情况进行了理论分析和有限元仿真,在两种工况下对井架桁架结构载荷进行了受力分析,确定了井架薄弱部位,明确了其破坏极限;对监测系统进行总体设计,包括监测方法的设计、安装位置的确定、通讯方式的选择等;对监测系统的软件和硬件进行选型与设计,依据现场工作环境以及性能需求,设计选用了监测应力、振动、倾斜、温度等参数的传感器及视频监控装备,以及能够高效稳定接收、处理、发送采集信息的无线智能装置,并在组态软件中进行无线通讯模式设置、变量设置、动画连接设置、安全管理设置、上位机与下位机之间连接设置和系统功能的设计;通过对监测系统进行现场实验测试,在稳定性测试、报警测试的基础上,开展了基于分部与综合测试相结合的现场实验。通过现场测试数据与理论结果的对比分析,验证了井架薄弱部位选择的正确性和监测系统的可靠性及有效性,本系统可为矿井设备检修维护人员提供及时准确的信息参考。