CN102541002A - 一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，包括控制器模块和执行器模块，其主要技术特点是：控制器模块和执行器模块通过矿用低压动力线连接，以矿用低压动力线为传输介质并采用双频窄带跳频技术进行双向数据载波通信。本发明以矿用低压动力线为传输介质，在控制器模块和执行器模块之间采用双向握手通信协议进行数据传输，保证了信息传输的可靠性，提高了系统运行的稳定性和可靠性，具有抗干扰能力强、适用范围广泛、供电方式灵活等特点。

Description

一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统
技术领域
本发明属于矿用电器监控领域，尤其是一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统。
背景技术
目前，在矿井施工过程中，组合开关等监控设备通过执行器能够监控受监控机车启停状态及运行温度等运行信息。由于矿井作业的特殊性，监控设备对受监控机车的监控如果采用铺设专用通信电缆的方式，将会增加生产成本和维护难度，现有的矿井监控系统通常在动力电缆中的低压数据控制芯线中采用频分复用的方式传输数据以实现对井下受监控机车的控制功能，即控制器模块采用频分复用方式发送控制命令，井下执行设备接收控制器的控制信号后执行相应的操作。这种控制方式存在的问题是：1、低压数据控制芯线太细，经常拉伸容易折断，导致控制失效；2、控制器只能单向发送控制信号，无法获得执行设备的应答信号，不能及时发现执行设备存在的问题；3、控制芯线传送的控制信号可能会受到其他频率信号的干扰，导致不能实现正常的控制功能。综上所述，现有的矿井控制系统不能实现对井下执行设备的可靠监控功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其通过低压动力线在控制器和执行器之间进行双向数据通信的方式，解决了现有监控系统不能对煤矿井下受监控设备进行可靠监控的问题。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，包括控制器模块和执行器模块，控制器模块和执行器模块通过矿用低压动力线连接，以矿用低压动力线为传输介质并采用双频窄带跳频技术进行双向数据载波通信。
而且，所述的控制器模块由动力线载波控制单元、工频电压检测电路、设备状态监控电路、电池触发供电电路、电源稳压电路和高压耦合电路组成，工频电压检测电路与电源稳压电路相连接用于检测矿用低压动力线上工频电压并将检测结果传送给动力线载波控制单元；设备状态监控电路与受监控机车相连接用于监视受监控机车的运行状态及控制状态并将上述状态信息提供给动力线载波控制单元；动力线载波控制单元对运行状态信息及控制状态信息进行载波调制并提高驱动能力发送至高压耦合电路，同时检测高压耦合电路发送过来的应答信息；高压耦合电路用于将载波调制完成的信息输送至矿用低压动力线上，同时检测矿用低压动力线上的应答信息；电池触发供电电路和电源稳压电路与设备状态监控电路、工频电压检测电路、动力线载波控制单元相连接，电池触发供电电路与电源稳压电路和锂电池相连接，电源稳压电路与矿用低压动力线相连接，电池触发供电电路通过触发方式选择锂电池或电源稳压电路供电方式。
而且，所述的执行器模块由动力线载波控制单元、高压耦合电路、电源稳压电路和输出/显示电路组成，高压耦合电路与矿用低压电力相连接获取控制器模块发来的运行状态及控制状态信息，并发送应答信息到矿用低压动力线上；动力线载波控制单元接收高压耦合电路发来的运行状态及控制状态信息并进行解调处理，同时调制应答信息并提高驱动能力后发送至高压耦合电路；电源稳压电路与外部交流输入电源相连接为动力线载波控制单元和输出/显示电路供电；输出/显示电路提供对执行设备的控制接口及显示接口，实现对井下受监控机车远程启停控制及运行温度数据状态显示功能。
而且，所述的动力线载波控制单元为Echelon动力线智能神经元芯片。
而且，所述的矿用低压动力线是AC1140V或660V动力线。
而且，所述动力线载波控制单元调制后的载波通信频率为100k-150kHz。
本发明的优点和积极效果是：
1、本系统以矿用低压动力线为传输介质，在控制器模块和执行器模块之间采用双向握手通信协议进行数据传输，保证了信息传输的可靠性，实现了对井下执行设备的可靠监控功能。
2、本系统通过设备状态监控电路能够监测机车设备运行时的环境温度，能够实现对机车设备的启停控制功能。
3、本系统采用锂电池供电和从矿用低压动力线取电两种供电方式，并通过电池触发供电电路实现供电方式的切换，采用电池触发供电机制，能够大大减少电池耗电量，并且采用电池供电能够减少外部电源干扰，提高系统稳定性。
4、本发明设计合理，解决了现有监控系统不能对煤矿井下执行设备进行可靠监控的问题，提高了系统运行的稳定性和可靠性，具有抗干扰能力强、适用范围广泛、供电方式灵活等特点。
附图说明
图1是本发明的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，如图1所示，包括控制器模块和执行器模块，控制器模块和执行器模块通过矿用低压动力线连接，以矿用低压动力线为传输介质并采用双频窄带跳频技术进行双向数据载波通信，该矿用低压动力线可以是AC1140V、660V等动力线。
控制器模块由动力线载波控制单元、工频电压检测电路、设备状态监控电路、电池触发供电电路、电源稳压电路和高压耦合电路组成，工频电压检测电路、设备状态监控电路、高压耦合电路分别与动力线载波控制单元相连接，电池触发供电电路和电源稳压电路与设备状态监控电路、工频电压检测电路、动力线载波控制单元相连接，电池触发供电电路与电源稳压电路和锂电池相连接，电源稳压电路与矿用低压动力线相连接，电池触发供电电路通过触发方式选择锂电池或电源稳压电路为设备状态监控电路、工频电压检测电路、动力线载波控制单元供电方式。其中，设备状态监控电路与受监控机车相连接用于监视受监控机车的运行状态(如运行环境温度)及控制状态(如启停车控制、闭锁解锁控制等)，并将上述状态信息提供给动力线载波控制单元；动力线载波控制单元对运行状态信息及控制状态信息进行载波调制并提高驱动能力发送至高压耦合电路，同时能够检测高压耦合电路发送过来的应答信息，在本实施例中，动力线载波控制单元采用Echelon动力线智能神经元芯片；高压耦合电路用于将载波调制完成的信息输送至矿用低压动力线上，同时能够检测矿用低压动力线上的应答信息，在矿用低压动力线上进行载波通信的频率为100k-150kHz；工频电压检测电路与电源稳压电路相连接用于检测矿用低压动力线上工频电压，并将检测结果传送给动力线载波控制单元；电源稳压电路与矿用低压动力线相连接并从动力线上取电并进行交直流变换及稳压处理后为设备状态监控电路、工频电压检测电路、动力线载波控制单元及电池触发供电电路供电；电池触发供电电路用于检测触发条件，当满足触发条件后控制锂电池为动力线载波控制单元、设备状态监控电路、工频电压检测电路。
执行器模块由动力线载波控制单元、高压耦合电路、电源稳压电路和输出/显示电路组成。高压耦合电路用于从矿用低压动力线上获取控制器模块发来的运行状态及控制状态信息，并可以发送应答信息到矿用低压动力线上；动力线载波控制单元接收高压耦合电路发来的运行状态及控制状态信息并进行解调处理，同时调制应答信息并提高驱动能力后发送至高压耦合电路，在本实施例中，动力线载波控制单元采用Echelon动力线智能神经元芯片；电源稳压电路为动力线载波控制单元和输出/显示电路供电；输出/显示电路提供对执行设备的控制接口及显示接口，实现对各种执行设备的控制及各种数据状态显示功能。
本发明的工作原理：本发明以矿用低压动力线为传输介质并采用双频窄带跳频技术进行双向数据载波通信，在控制器模块和执行器模块之间通过双向握手通信协议实现对井下执行设备的可靠监控功能，其具体过程为：控制器模块通过设备状态监控电路获得的监控信息经过动力线载波控制单元调制状态及控制信息，并经高压耦合电路发送至矿井低压动力线上，同时控制器模块可以通过高压耦合电路从矿井低压动力线上获取应答信息，并通过动力线载波控制单元解调还原应答信息；执行器模块通过高压耦合电路从矿井低压动力线上获取控制及运行状态信息，经过动力线载波控制单元解调出控制及状态信息，经过输出、显示电路进行控制及状态显示，同时执行器模块还可以将应答信息经主控部分调制后，经高压耦合电路发送至矿井低压动力线上。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，包括控制器模块和执行器模块，其特征在于：控制器模块和执行器模块通过矿用低压动力线连接，以矿用低压动力线为传输介质并采用双频窄带跳频技术进行双向数据载波通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其特征在于：所述的控制器模块由动力线载波控制单元、工频电压检测电路、设备状态监控电路、电池触发供电电路、电源稳压电路和高压耦合电路组成，工频电压检测电路与电源稳压电路相连接用于检测矿用低压动力线上工频电压并将检测结果传送给动力线载波控制单元；设备状态监控电路与受监控机车相连接用于监视受监控机车的运行状态及控制状态并将上述状态信息提供给动力线载波控制单元；动力线载波控制单元对运行状态信息及控制状态信息进行载波调制并提高驱动能力发送至高压耦合电路，同时检测高压耦合电路发送过来的应答信息；高压耦合电路用于将载波调制完成的信息输送至矿用低压动力线上，同时检测矿用低压动力线上的应答信息；电池触发供电电路和电源稳压电路与设备状态监控电路、工频电压检测电路、动力线载波控制单元相连接，电池触发供电电路与电源稳压电路和锂电池相连接，电源稳压电路与矿用低压动力线相连接，电池触发供电电路通过触发方式选择锂电池或电源稳压电路供电方式。
3.根据权利要求1所述的一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其特征在于：所述的执行器模块由动力线载波控制单元、高压耦合电路、电源稳压电路和输出/显示电路组成，高压耦合电路与矿用低压电力相连接获取控制器模块发来的运行状态及控制状态信息，并发送应答信息到矿用低压动力线上；动力线载波控制单元接收高压耦合电路发来的运行状态及控制状态信息并进行解调处理，同时调制应答信息并提高驱动能力后发送至高压耦合电路；电源稳压电路与外部交流输入电源相连接为动力线载波控制单元和输出/显示电路供电；输出/显示电路提供对执行设备的控制接口及显示接口，实现对井下受监控机车远程启停控制及运行温度数据状态显示功能。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其特征在于：所述的动力线载波控制单元为Echelon动力线智能神经元芯片。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其特征在于：所述的矿用低压动力线是AC1140V或660V动力线。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于低压动力线载波通信矿用监控系统，其特征在于：所述动力线载波控制单元调制后的载波通信频率为100k-150kHz。
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