CN103245378A - 一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型多功能水文监测平台 - Google Patents
一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型多功能水文监测平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于Wi-FiMESH技术的本安型多功能水文监测平台，具体而言，就是将Wi-FiMESH技术与水温、液位、PH值、浊度、电导率、水化学系列水质传感器有效融合，从而组建高效的无线MESH网络，达到对目标水域水文状况的远程实时监测。本发明使用的电路全部为本质安全电路，从而使得在煤矿井下恶劣的爆炸性气体环境中仍可以安全使用，在有线网络断网情况下，仍然可以通过Wi-Fi无线网络进行水文数据传输，极大提高了井下水文监测的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿水文监测领域，是一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文多功能监测平台。该平台主要针对当前水文监测的实时、远程和大面积的要求，以无线MESH网络为构架，利用Wi-Fi技术与水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器相结合，实现对目标水域水文状况的远程实时监测。
背景技术
随着传感器技术和数据通讯技术的发展，一个精度更高、实时性更强、运行更可靠、自动化程度更高，能够连续长期测量并利用计算机分析、辅助决策的，适用各种不同环境的水位（水压）数据进行时实测量和采集，对矿井水害进行及时预报的矿井水文动态智能监测系统，对于及时掌握地下水动态、保证矿井的安全具有重要的现实意义。在日常工作中，该系统通过观测孔水位的变化可以进行矿井涌水量的预计，对矿井规划、发展具有重要指导意义；开采过程中，可以进行采、掘、开工作面涌水量预计，对合理布置排水系统，保证安全生产具有重要作用；突水发生后，可以通过该系统及时掌握地下水位动态变化，对突水水源进行迅速准确的分析、判断，有针对地进行防治水工作，最大限度的减少损失。但目前煤矿井下的水压数据一般是通过有线（RS485或者频率信号）进行数据传输，在发生事故导致断网或者停电情况下，井下的水压数据就不能传输到地面，无从了解现场情况，给排水和施救带来很大的问题。日新月异的现代通信技术可以解决一些普通的通信问题，但是煤矿井下属于恶劣的爆炸性气体环境，所以实现通信前为了保证安全，设备的防爆处理尤为重要。
无线网状网(Wi-Fi Mesh)，是一种基于Wi-Fi技术而发展出来的一种新型的无线城域网解决方案，由于其具有自组网,自修复,自平衡,自动扩展等特点,目前正在世界范围内尤其是欧美等发达国家掀起应用热潮。与传统无线网络完全不同，Wi-Fi-Mesh大幅降低运营商对网络部署的成本和复杂程度，具有如下特点：
(1)是一种新型无线技术，提供无线路由功能，可扩展Wi-Fi形成无线城域网；
(2)单节点无线性能比Wi-Fi有很大增强，满足构建无线城域网的要求；
(3)网络拓扑成网状；
(4)具备多跳功能；
(5)网络具有自组织能力；
(6)网络具有自修复能力；
(7)网络具有自平衡能力；
(8)高带宽，低成本。
发明内容
本发明提供了一种在煤矿井下的特殊环境中，不仅能够实现水温、液位、PH值、浊度、电导率、水化学系列水质数据采集，还可以实时配合其他通信设备通过有线和无线多种方式传送数据信息，并在掉电时存储各种数据信息的基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文多功能监测平台，本技术方案不仅扩展了功能、降低了成本造价、安装简单、维护方便、而且彻底杜绝了安全隐患。
所述的基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，由多个无线水文监测节点构成，每个节点的主要功能模块包括电源模块、处理器模块、无线收发模块、存储模块、水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器等。
所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，基于Wi-Fi技术标准，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络，实现对目标水域的实时远程监测。
所述的电源模块拥有蓄电池、太阳能电池、风能转换器和AC/DC电源转换器四重保障，保证平台充足而安全的电源供应。
每个监测节点监测的数据可以沿着其他传感器节点逐跳地进行数据传输，在传输过程中监测数据可被多个节点处理，经过多跳后路由到会聚结点，最后到达调度中心计算机。用户通过调度中心计算机对Wi-Fi MESH网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台内部的电路全部为本质安全电路,既可以保证在煤矿井上环境应用，也可以保证在煤矿井下爆炸性环境进行应用。
使用中，从所述的水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器发送的数据，通过数据存储模块进行处理，同时传送给所述的Wi-Fi无线信号收发模块、485通信模块和以太网通信模块。所述的Wi-Fi无线信号收发模块、485通信模块和以太网通信模块，会将数据传送给与之相连的下一级水文监测平台，直到这些数据传输到地面服务器或地面调度中心为止。反之，从地面调度中心发出的语音等其他数据经所述的Wi-Fi无线信号收发模块反向传输到所述的数据处理模块后，所述的数据处理模块对接收到的数据进行识别处理，如果识别所接收到的数据包的目的地是本水文监测平台，那么就执行相关命令，并通过所述的Wi-Fi无线信号收发模块及天线将采集到的压力数据发回井上调度中心，从而实现双向通信。
本发明的有益效果是：
1．保证了井下所有钻孔的水温、液位、PH值、浊度、电导率、水化学系列水质数据的实时传输，同时具备有线和无线数据传输方式，可以保证在断网或者断电的情况下，仍能通过Wi-Fi MESH网络稳定传输井下现场水压数据，保证救援工作的顺利开展。
2．本发明无线通信基于Wi-Fi通信协议，可与802.11b/g/n兼容，并且同时具备RS485和以太网两种有线传输端口，备很好的可扩展性。
3．本发明的基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文多功能监测平台的结构简单、加工方便，生产效率大大提高，成本也大大降低。
4．由于本发明使用的电路全部为本质安全电路，从而使得在煤矿井下恶劣的爆炸性气体环境中仍可以安全使用。
5．本技术方案不仅扩展了功能、降低了成本造价、安装简单、维护方便、而且彻底杜绝了安全隐患。
附图说明
图1是本发明的原理示意框图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本实施例为发明优选实施例，凡其原理及基本结构与本发明相同的，均属于本发明的保护范围内。
参照图1，本发明提供了一种在煤矿井下的特殊环境中，不仅能够实现水温、液位、PH值、浊度、电导率、水化学系列水质数据采集，还可以实时配合其他通信设备通过有线和无线多种方式传送数据信息，并在掉电时存储各种数据信息的基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文多功能监测平台，本技术方案不仅扩展了功能、降低了成本造价、安装简单、维护方便、而且彻底杜绝了安全隐患。
所述的基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，由多个无线水文监测节点构成，每个节点的主要功能模块包括电源模块、处理器模块、无线收发模块、存储模块、水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器等。
所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，基于Wi-Fi技术标准，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络，实现对目标水域的实时远程监测。
所述的电源模块拥有蓄电池、太阳能电池、风能转换器和AC/DC电源转换器四重保障，保证平台充足而安全的电源供应。
每个监测节点监测的数据可以沿着其他传感器节点逐跳地进行数据传输，在传输过程中监测数据可被多个节点处理，经过多跳后路由到会聚结点，最后到达调度中心计算机。用户通过调度中心计算机对Wi-Fi MESH网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台内部的电路全部为本质安全电路，既可以保证在煤矿井上环境应用，也可以保证在煤矿井下爆炸性环境进行应用。
使用中，从所述的水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器发送的数据，通过数据存储模块进行处理，同时传送给所述的Wi-Fi无线信号收发模块、485通信模块和以太网通信模块。所述的Wi-Fi无线信号收发模块、485通信模块和以太网通信模块，会将数据传送给与之相连的下一级水文监测平台，直到这些数据传输到地面服务器或地面调度中心为止。反之，从地面调度中心发出的语音等其他数据经所述的Wi-Fi无线信号收发模块反向传输到所述的数据处理模块后，所述的数据处理模块对接收到的数据进行识别处理，如果识别所接收到的数据包的目的地是本水文监测平台，那么就执行相关命令，并通过所述的Wi-Fi无线信号收发模块及天线将采集到的压力数据发回井上调度中心，从而实现双向通信。
本发明保证了井下所有钻孔的水温、液位、PH值、浊度、电导率、水化学系列水质数据的实时传输，同时具备有线和无线数据传输方式，可以保证在断网或者断电的情况下，仍能通过Wi-Fi MESH网络稳定传输井下现场水压数据，保证救援工作的顺利开展。本发明无线通信基于Wi-Fi通信协议，可与802.11b/g/n兼容，并且同时具备RS485和以太网两种有线传输端口，备很好的可扩展性。本技术方案由于使用的电路全部为本质安全电路，从而使得在煤矿井下恶劣的爆炸性气体环境中仍可以安全使用，不仅扩展了功能、降低了成本造价、安装简单、维护方便、而且彻底杜绝了安全隐患。
总之，在本发明中，结合煤矿爆炸性气体环境的要求对通信设备做了完整的安全设计，是煤矿安全技术与先进的Wi-Fi技术、MESH组网技术、传感技术等良好结合的产物。
以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (5)
1.一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，由多个无线水文监测节点构成，每个节点的主要功能模块包括电源模块、处理器模块、无线收发模块、存储模块、水温传感器、液位传感器、PH值传感器、浊度传感器、电导率传感器、水化学系列水质传感器等。
2.根据权利要求1所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，其特征在于：基于Wi-Fi技术标准，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络，实现对目标水域的实时远程监测。
3.根据权利要求1所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，其特征在于：所述的电源模块拥有蓄电池、太阳能电池、风能转换器和AC/DC电源转换器四重保障，保证平台充足而安全的电源供应.
4.根据权利要求1所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，其特征在于：每个监测节点监测的数据可以沿着其他传感器节点逐跳地进行数据传输，在传输过程中监测数据可被多个节点处理，经过多跳后路由到会聚结点，最后到达调度中心计算机。用户通过调度中心计算机对Wi-Fi MESH网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台，其特征在于：所述的一种基于Wi-Fi MESH技术的煤矿本安型水文监测平台内部的电路全部为本质安全电路,既可以保证在煤矿井上环境应用，也可以保证在煤矿井下爆炸性环境进行应用。
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Publications (1)
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