CN103019209A

CN103019209A - 一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统及方法

Info

Publication number: CN103019209A
Application number: CN2012105481329A
Authority: CN
Inventors: 王红尧; 王鹏; 温良; 叶锦娇; 贺玉凯; 孟庆勇; 李起伟; 魏峰; 李忠奎; 王喜胜; 张立亚; 苏珂嘉; 贾晓娣; 霍中刚; 姚永辉
Original assignee: China Coal Research Institute CCRI
Current assignee: China Coal Research Institute CCRI
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统及方法。该系统包括：在地面之上的系统和井下系统，其中，在地面之上的系统包括监控主机和信号转换器，监控主机用于最后集成信息的显示，信号转换器又包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。井下系统包括LonWorks总线，多个监控分站及各个监控分站的备用电源和多个LonWorks设备，该LonWorks设备用于采集各备用电源的温度、电量、电压等热、电参数，并将采集的信息主动发送到所述LonWorks总线上。本发明将LonWorks总线用于煤矿监控系统的备用电源管理系统，可以实现对多个监控分站的备用电源进行同时和并行管理，解决现有总线通信技术中采用主从轮询方式，当分站数量较多或通信数据包较大时，数据轮询采集周期长，通信实时性差的问题。

Description

一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统及方法

技术领域

本发明涉及备用电源管理系统领域，尤其涉及一种用于煤矿监控系统的备用电源管理系统及方法。

背景技术

我国是一个以煤为主要能源的国家，不断提高煤矿的安全生产技术水平一直是党、政府和行业共同追求的目标。现在我国绝大部分煤矿安装使用了各种煤矿安全监控系统，包括：煤矿瓦斯监控系统、煤矿下井人员定位系统、信集闭系统、顶板动态监测系统等，这些监控通常以分布式状态安装布置在井下的大巷中。为保障这些监控系统的运行可靠性，在煤矿电网故障时各监控系统能正常稳定工作，监控系统内各监控分站内都装配了备用电源。备用电源的管理对于整个煤矿的生产安全十分重要，引起了人们的关注。如公开号为CN102355026A的中国专利就提出了一种煤矿电子设备后备储能电源管理系统，包括为整个电路提供电源的整流供电电源的市电、后备电源、煤矿电子设备，其中整流供电电源与充电模块连接，该充电模块通过连接端口与后备电源连接，所述后备电源包括电池组、MCU、温度检测模块、电流检测模块、智能电压模块、均衡模块、显示模块、充电/放电电路、报警电路，其中充电模块用于对电池组充电，电池电压检测模块通过对电池组的单体电池电压进行检测。

目前部分监控系统具有针对监控分站备用电源的管理系统，用于监测分站备用电源的热、电参数，但这些电源管理系统相互独立，没有实现监测信息的集成，形成信息孤岛。这主要是因为现有监控系统中监控主机访问分站仍采用主从轮询方式，当分站数量较多或通信数据包较大时，数据轮询采集周期长，通信实时性差，且如果某个分站通信故障，容易导致后续分站采集数据时间延迟甚至通信中断。因此，如果采用这种主从通信方式进行电源管理系统信息的采集与集成，将会导致现有监控系统的通信实时性和可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统及方法，能够使得该备用电源管理系统具有实时性好、稳定性及可靠性高等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统，用于煤矿监控系统，其特征在于，包括：

地面系统，该地面系统包括监控主机和信号转换器；

井下系统，该井下系统包括LonWorks总线，多个监控分站及各个监控分站的备用电源，多个LonWorks设备，该LonWorks设备用于采集各备用电源的热、电参数，并将采集的信息主动发送到所述LonWorks总线上；

井下系统的LonWorks总线将所述信息传输到地面系统中的信号转换器，实现地面系统与井下系统的连接。

进一步地，该信号转换器包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。

进一步地，所述LonWorks接口用于接收来自井下系统中LonWorks总线的信息，并将该信息进行集成。

进一步地，所述神经元芯片PL3120通过串口将集成后的信息向监控主机行进信息传输。

进一步地，所述LonWorks设备包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。

进一步地，所述神经元芯片PL3120通过串口采集备用电源的热、电参数。

本发明还提供了一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理方法，用于煤矿监控系统，其特征在于，包括以下步骤：

针对监控系统内的每一个分站，通过基于神经元芯片PL3120的LonWorks设备采取各分站备用的热、电参数；

各个LonWorks设备将采集的参数信息主动发送到一个LonWorks总线上；

该一个LonWorks总线将所述参数信息传输到信号转换器，该信号转换器将所述参数信息进行集成；

将集成后的信息传输到监控主机上进行显示。

进一步地，所述LonWorks接口接收来自一个LonWorks总线的信息，并将该信息进行集成。

与现有技术相比，本发明采用一个LonWorks总线同时并行处理多个监控分站的备用电源的信息，监控实时性强，可靠性良好。

附图说明

图1是本发明具体实施例一中的基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统的结构示意图。

图2是本发明具体实施例二中基于LonWorks总线的分布式备用电源管理方法的步骤流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

具体实施例一：

LonWorks总线是一种基于分布式对等无主通信方式的开放式现场总线。网络中的每个节点都可以在不依赖于其他节点的情况独立发送、接收和处理网络信息。

LonWorks现场总线的核心是Neuron（神经元）芯片,它是一种超大规模集成电路,

本实施例中选用的是PL3120芯片,PL3120芯片上集成了介质访问处理器、网络处理器与应用处理器等3个CPU、存储器、I/O接口等部件,它有效集成了通信、控制、调度和I/O等功能。

在LonWorks总线的集成芯片PL3120的3个8位CPU中，第一个用于完成开放互连模型中第1和第2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理。

第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量的寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理，并负责网络通信控制，收发数据包等。

第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。

本发明将LonWorks总线用于煤矿监控系统的备用电源管理系统，可以实现对多个监控分站的备用电源进行同时和并行管理，解决现有总线通信技术中采用主从轮询方式，当分站数量较多或通信数据包较大时，数据轮询采集周期长，通信实时性差的问题。

图1示出了本发明具体实施例1中的基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统的结构图。如图1所示，该系统包括：在地面之上的系统和井下系统，其中，在地面之上的系统包括监控主机和信号转换器，监控主机用于最后集成信息的显示，信号转换器又包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口，LonWorks接口用于接收来自井下系统中LonWorks总线的信息，并将该信息进行集成，神经元芯片PL3120通过串口将集成后的信息向监控主机行进信息传输。

井下系统包括LonWorks总线，多个监控分站及各个监控分站的备用电源和多个LonWorks设备，该LonWorks设备用于采集各备用电源的温度、电量、电压等热、电参数，并将采集的信息主动发送到所述LonWorks总线上。

LonWorks设备又包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。其中的神经元芯片PL3120通过串口采集备用电源的热、电参数。设备通过LonWorks接口将采集的信息主动发送到一个LonWorks总线上。

由图1中可以看出一个LonWorks总线连接多个监控分站，为监控分站1，监控分站2，监控分站n等，可以根据需要连接n个监控分站（n为自然数）。在这些监控分站中，备用电源与LonWorks设备中的串口连接。神经元芯片PL3120通过串口采集备用电源的热、电参数，将这些参数传输到LonWorks接口。每个监控分站都重复上述的动作，各个监控分站的备用电源的参数信息从各个LonWorks接口主动发送到一个LonWorks总线上。这一个LonWorks总线可以将所有的这n个监控分站的参数信息同时发送到信号转换器的LonWorks接口上，不需要主从轮询，可以保证监控系统的通讯实时性。在将上述信息进行集成之后，再由神经元芯片PL3120通过串口发送到监控主机上，进行显示。这样，这n个监控分站的备用电源的信息都能够被同时监控，并且监控的方式是并行进行，不会出现轮询方式中，如果某个分站通信故障，容易导致后续分站采集数据延迟甚至通信终端的问题，提高可靠性。

本具体实施中采用的神经元芯片PL3120提供了12个I/O引脚，它们可配置为一个或38个预定义的标准输入/输出模式。各种I/O模式与两个板上定时器/计数器相结合使得PL 3120与应用电路接口使用最少的外部逻辑或软件开发。

神经元芯片PL3120不仅可以采取各个监控分站的备用电源的信息，在信号转换器中，它也是核心的芯片，将集成后的信息一次传递到监控主机上。

本实施例中的备用电源管理系统，可以同时处理多个监控分站的备用电源的信息，在分站数量较多时，也能同时进行处理，保证了监控系统的通信实时性，提高了可靠性。

具体实施例二：

图2显示了本实施例中基于LonWorks总线的分布式备用电源管理方法的步骤流程图。如图2所示，首先，将备用电源与LonWorks设备中串口连接。神经元芯片PL3120通过串口采集备用电源的热、电参数，如图2中的步骤S101。接着，将这些参数传输到LonWorks接口，如图2中的步骤102。每个监控分站都重复上述的动作，各个监控分站的备用电源的参数信息从各个LonWorks接口主动发送到一个LonWorks总线上，如图2中的步骤103，这样实现对多个监控分站的备用电源信息的同时和并行管理。LonWorks总线将所有的信息发送到信号转换器的LonWorks接口上，如图2中的步骤104，在将上述信息进行集成之后，再由神经元芯片PL3120通过串口发送到监控主机上，如图2中的步骤105，最后，监控主机进行显示，如图2中的步骤106。

本实施例中的备用电源管理方法，利用了LonWorks现场总线强大的处理功能，可以同时并行处理多个监控分站的备用电源的信息，不需要主从轮询，保证了监控系统的通信实时性，提高了可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理系统，用于煤矿监控系统，其特征在于，包括：

地面系统，该地面系统包括监控主机和信号转换器；

2.根据权利要求1所述的备用电源管理系统，其特征在于，该信号转换器包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。

3.根据权利要求2所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述LonWorks接口用于接收来自井下系统中LonWorks总线的信息，并将该信息进行集成。

4.根据权利要求3所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述神经元芯片PL3120通过串口将集成后的信息向监控主机行进信息传输。

5.根据权利要求1所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述LonWorks设备包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。

6.根据权利要求5所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述神经元芯片PL3120通过串口采集备用电源的热、电参数。

7.一种基于LonWorks总线的分布式备用电源管理方法，用于煤矿监控系统，其特征在于，包括以下步骤：

将集成后的信息传输到监控主机上进行显示。

8.根据权利要求7所述的备用电源管理方法，其特征在于，该信号转换器包括神经元芯片PL3120和LonWorks接口。

9.根据权利要求8所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述LonWorks接口接收来自一个LonWorks总线的信息，并将该信息进行集成。

10.根据权利要求8所述的备用电源管理系统，其特征在于，所述神经元芯片PL3120通过串口将集成后的信息向监控主机行进信息传输。