應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦井下設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦和水泥等行業(yè)的運(yùn)輸系統(tǒng)中，長(zhǎng)距離帶式運(yùn)輸機(jī)占據(jù)著很重要的地位，長(zhǎng)距離帶式運(yùn)輸機(jī)通常有中間驅(qū)動(dòng)相關(guān)的電器設(shè)備及保護(hù)傳感器比較分散且相距較遠(yuǎn)為保證運(yùn)輸機(jī)可靠運(yùn)行，關(guān)鍵要解決輸送機(jī)沿線各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和傳輸問題。目前我國普遍采用的礦山環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)都是以工業(yè)總線為基礎(chǔ)，井下檢測(cè)系統(tǒng)與地面監(jiān)控中心一般采用礦山環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)都是以工業(yè)總線作為基礎(chǔ)，這些線路都要有專業(yè)人員建立和維護(hù)。這些監(jiān)控系統(tǒng)的不足之處為有線通信方式部件復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)固定不適合動(dòng)態(tài)變化的要求；其次有線檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)參數(shù)單一，不能滿足實(shí)際需求；最后長(zhǎng)距離通信使得信號(hào)衰減嚴(yán)重，這些問題使得有線控制網(wǎng)絡(luò)在礦山檢測(cè)和控制領(lǐng)域的局限性越來越突出。
[0003]在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，一個(gè)具有廣闊前景并且有意義的領(lǐng)域一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也正迅速的發(fā)展并逐漸走向成熟。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把現(xiàn)代傳感器技術(shù)，通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和分布式信號(hào)處理等多個(gè)學(xué)科集合在一起，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種被檢測(cè)對(duì)象的信號(hào)數(shù)據(jù)。并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)做一定的處理，從而達(dá)到獲取被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)準(zhǔn)確的信息的目的。
[0004]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過組網(wǎng)而成，這些節(jié)點(diǎn)密集的放置在目標(biāo)區(qū)域中。傳感器節(jié)點(diǎn)是用于采集各類環(huán)境信息數(shù)據(jù)的智能微傳感器它們集成數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊，通過自組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。
[0005]Zigbee技術(shù)是以IEE802.15.4作為物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制子層(MAC)規(guī)范，Zigbee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功率、低數(shù)據(jù)率、低成本抗干擾能力強(qiáng)的雙向無線通信技術(shù)，主要適合自動(dòng)控制，傳感、監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域，是一種廉價(jià)的供固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備實(shí)用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術(shù)。
[0006]基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本特征如下:
1.具有自組織網(wǎng)絡(luò)能力；
2.短距離廣播通信和多條路由；
3.各個(gè)節(jié)點(diǎn)布置稠密、協(xié)作感知；
4.由節(jié)點(diǎn)的退化和實(shí)效而頻繁改變格局；
5.能量供應(yīng)、能量消耗、存儲(chǔ)空間都比較小；
6.抗同頻干擾的能力，在低信噪比的環(huán)境下Zigbee具有很強(qiáng)的抗干擾性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于Zigbee的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)構(gòu)建低成本、具有自組織能力、功耗低，避免傳統(tǒng)有線方式節(jié)點(diǎn)布置困難、系統(tǒng)成本高、安裝維修難度大的缺點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)包括有位于地面的地面中心站、位于井下的監(jiān)控分站、位于井下的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、分布于井下的多個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)，分布于皮帶機(jī)各檢測(cè)位置的Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)；多數(shù)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)域Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)為Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)，可逐級(jí)通過其他路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信，或者當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中斷時(shí)自動(dòng)通過其他路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信；每個(gè)Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)可通過其他Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)或與Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)通信；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過數(shù)據(jù)總線與監(jiān)控分站通信，監(jiān)控分站通過工業(yè)以太網(wǎng)與地面中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0009]所述Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)是由微處理器TMS320LF2406A，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊組成，TMS320LF2406A微處理器分別與數(shù)據(jù)采集模塊、夕卜部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。
[0010]所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)由微處理器TMS320LF2406A，射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，TMS320LF2406A微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。
[0011]所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器由微處理器、射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接。
[0012]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用來檢測(cè)皮帶機(jī)溫度、速度、跑偏、堆煤、煙霧、張力、撕裂的測(cè)量傳感器。
[0013]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下皮帶機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在皮帶機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境中工作，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)故障不能工作的情況，節(jié)點(diǎn)運(yùn)行良好保證了煤礦井下皮帶機(jī)的正常生產(chǎn)工作。除此之外還解決了檢測(cè)點(diǎn)分散、布線困難、實(shí)時(shí)性差、擴(kuò)展性和靈活性不足的問題，保證了煤礦的安全生產(chǎn)，健康發(fā)展。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)中的所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的所述Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的方框示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)由地面中心站，監(jiān)控分站、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)、Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)組成。Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)皮帶各個(gè)生產(chǎn)狀態(tài)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)打包通過射頻收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)打包發(fā)送到相應(yīng)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)，Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)在通過多跳的方式將數(shù)據(jù)包發(fā)送給Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,Zigbee對(duì)所發(fā)送來的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后通過串口通訊將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控分站，監(jiān)控分站在通過工業(yè)以太網(wǎng)與井上監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)中，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)Zigbee無線路由節(jié)點(diǎn)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)無線路由節(jié)點(diǎn)為Zigbee網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)，可逐級(jí)通過其他路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信，其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起者，當(dāng)某條網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)自動(dòng)通過其他皮帶機(jī)的路由節(jié)點(diǎn)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信，Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)自由的加入和退出無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自恢復(fù)。每個(gè)Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè)定與特定的Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)通信，當(dāng)與之通信的Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)中斷呢，則自動(dòng)通過其他的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)與其他的Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)通信。
[0017]如圖3所示,是本發(fā)明Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的方框示意圖。Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)是由微處理器TMS320LF2406A，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊組成，TMS320LF2406A微處理器分別與數(shù)據(jù)采集模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。TI公司的TMS320LF2406A芯片具有10個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器保證了同時(shí)可以檢測(cè)多路信號(hào)以及SPI線用于和射頻收發(fā)模塊通信，且具有低功耗的工作模式。節(jié)點(diǎn)的射頻收發(fā)模塊采用的是ChipconCC2530無線射頻芯片。該芯片的低速率以及低功耗等特征特別適用于本系統(tǒng)，以上兩種芯片通過SPI總線相連接，DSP負(fù)責(zé)協(xié)議棧運(yùn)行。本發(fā)明利用DSP芯片的特殊的尋址方式和指令，適合于數(shù)字信號(hào)處理，進(jìn)一步減少數(shù)字信號(hào)處理的時(shí)間。
[0018]本發(fā)明的Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)由微處理器TMS320LF2406A，射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，TMS320LF2406A微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。
[0019]本發(fā)明的Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器由TMS320LF2406A微處理器、射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:它包括有位于地面的地面中心站、位于井下的監(jiān)控分站、位于井下的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、分布于井下的多個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)，分布于皮帶機(jī)各檢測(cè)位置的Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)；多數(shù)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)域Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)為Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)，可逐級(jí)通過其他路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信，或者當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中斷時(shí)自動(dòng)通過其他路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信；每個(gè)Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)可通過其他Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)或與Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)通信；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過數(shù)據(jù)總線與監(jiān)控分站通信，監(jiān)控分站通過工業(yè)以太網(wǎng)與地面中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)是由微處理器，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊組成，微處理器分別與數(shù)據(jù)采集模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:數(shù)據(jù)采集模塊包括用來檢測(cè)皮帶機(jī)溫度、速度、跑偏、堆煤、煙霧、張力、撕裂的測(cè)量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)由微處理器，射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接，射頻收發(fā)模塊通過無線與外界通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是:所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器由微處理器、射頻收發(fā)模塊、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、電源模塊組成，微處理器分別與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、4、5之一所述的應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述微處理器均為TMS320LF2406A。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤礦井下設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用無線傳感器的礦用皮帶機(jī)運(yùn)輸過程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括有位于地面的地面中心站、位于井下的監(jiān)控分站、位于井下的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、分布于井下的多個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)、分布于皮帶機(jī)各檢測(cè)位置的Zigbee檢測(cè)節(jié)點(diǎn)；所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過數(shù)據(jù)總線與監(jiān)控分站通信，監(jiān)控分站通過工業(yè)以太網(wǎng)與地面中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下皮帶機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)故障而不能工作的情況，還解決了監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散、布線困難、實(shí)時(shí)性差、擴(kuò)展性和靈活性不足等問題。
【IPC分類】H04W84-18, G05B19-418
【公開號(hào)】CN104635629
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310543715
【發(fā)明人】盛淑芳
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江金盛源信息科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月6日