CN104183226A - 矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端，主要包括：终端与节点通信单元、终端与主站通信单元、按键处理单元、高清液晶显示单元、开关量入单元、模拟量输入单元、其它外设单元、USB通信单元、以太网通信单元、RS485通信单元、CAN通信单元、内部电池供电单元、智能电源切换转换管理单元、外部电源单元、MUC处理器单元。通过通信单元可以实现终端与节点及主站的无线和有线的通信，通过按键处理和高清液晶显示单元可以对终端的相关功能和参数进行设定和显示。本发明方法及设计先进科学，填补了矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端的这一空白，具有集成化程度高、安全可靠等优点。

Description

矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端

技术领域

本发明涉及一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端，具体地说是一种集成化程度高、多路径采集、多路径通信、微功耗、彩色液晶显示、可无需外供电的多功能显示终端。

背景技术

随着煤矿井下智能设备和传感器的不断增多，对智能设备和传感器工作情况进行实时和定时掌握就显得尤为重要，例如大采高工作面所用的液压支架高度已达7米多，对液压支架的顶梁、掩护梁、底座等设备部件角度测量的倾角传感器、压力传感器和测距传感器等传感器参数的获取就显得尤为重要，对综采安全生产和设备有效正确的使用有很大的实际意义，但因为煤矿特殊工作条件的限制，很难有一种设备能综合的将多种信息汇集在一个显示终端上。因此矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端的发明能有效的解决了综采工作面综合信息显示的实际问题。

发明内容

本发明的目的在于解决煤矿传感器和设备信息综合显示问题，提供了矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端的解决方法，为煤矿设备的安全生产提供有力的安全保障。

为实现上述目的，本发明提供一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端，包括用于显示终端和节点之间以无线方式和RS485总线方式通信的终端与节点通信单元，用于显示终端和节点之间以无线方式和RS485总线方式通信的终端与主站通信单元，用于显示终端的功能和相关参数进行设置的按键处理单元，用于相关数据的综合性显示的高清液晶显示单元，用于采集或控制其它设备的开关量输入、输出单元，用于采集其它设备的模拟量数据的模拟量输入单元，用于采集其它设备相关数据的其它外设单元，用于实现与其它设备的USB方式通信，同时可以通过该接口将终端内存储的数据存入U盘中的USB通信单元，用于通过以太网的通信方式和其它设备进行通信的以太网通信单元，用于通过RS485的通信方式和其它设备进行通信的RS485通信单元，用于通过CAN的通信方式和其它设备进行通信的CAN通信单元，用于显示终端的内部电源提供的内部电池供电单元，用于内部电源和外部电源的切换和转换的智能电源切换转换单元，用于显示终端的外部电源提供的外部电源单元，用于显示终端的数据采集、处理、发送、存储和其它功能的实现的MUC处理器单元。

所述终端与节点通信单元具有广播式和主从式的数据通信方式，终端处的无线通信单元可处于待机接收状态的广播式接收方式和自动休眠、空中唤醒的主从访问方式，无线模块与终端采用了RS232接口的连接形式， RS485有线通信接口与无线通信模块通信接口复用一个终端端口。

所述的终端与主站通信单元具有广播式和主从式的数据通信方式，终端处的无线通信单元可处于待机接收状态的广播式接收方式和自动休眠、空中唤醒的主从访问方式，无线模块与终端采用了RS232接口的连接形式， RS485有线通信接口与无线通信模块通信接口复用一个终端端口。

所述的按键处理单元采用了六按键的布置方式，分别为上下左右确定和取消六个按键，实现对终端的相关功能和参数的设置。

所述的高清液晶显示单元采用了工业级超稳定的5寸总线型液晶屏，通过数字、图形和曲线等方式显示了多功能终端的相关数据和功能，具有多画面展示和切换的功能。

所述的开关量单元用于采集其它设备的开关量信号或输出开关量信号控制其它设备。

所述的模拟量输入单元、其它外设输入单元实现了终端对模拟量、其它外设输入信号的采集，使终端具有了多信息获取的能力。

所述的USB通信单元实现了终端与其它设备的USB方式通信，也可以通过插入U盘的方式将终端中的相应数据保存在U盘中，实现终端数据可以通过U盘获取。

所述的以太网通信单元实现了终端与其它设备或者上位机可以采用以太网的通信方式。

所述的RS48通信单元实现了终端与其它设备或者上位机可以采用RS485总线的通信方式。

所述的CAN总线通信单元实现了终端与其它设备或者上位机可以采用CAN总线的通信方式。

所述的内部电池供电单元采用了可充放电的锂电池，内部电池供电可以保证终端较长时间的稳定的电源供应。

所述的智能电源切换、转换和管理单元实现了内部电池供电和外部电源供电的自动切换，可将外部供电的电压转换为终端需要的标准电压，当电池电源不足时自动对电池进行充电，通过对电源的有效管理降低终端的整体功耗。

所述的外部电源单元实现了外部电源对终端设备的电源供应。

所述的MCU处理单元采用了TI公司的低功耗处理单元，实现了终端所有数据的采集、处理、发送、存储和其它所有功能的实现。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端填补了煤矿多功能显示终端的这一空白，有效解决了矿用设备综合显示的实际问题，通过矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端对综采设备和传感器的数据的采集、处理、存储、显示和上传，保证了矿用设备的安全生产，降低了发生事故的几率，具有集成化程度高、安全可靠等优点。

附图说明

图1是本发明矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端器结构组成。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端做进一步详细阐述。

如图1所示，矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端流程如下：

步骤1，通过终端与节点通信单元完成节点数据通过无线或者RS485总线的方式将数据上传至多功能显示终端，无线通信有主从访问的主动采集方式和广播式被动接收的采集方式，无线通信频率、空中波特率等参数可以进行设置，无线通信部分可以满足不同频段、不同通信方式的无线数据通信；

步骤2，通过开关量、模拟量和其它外设输入单元完成对其它设备开关量、模拟量等信号的采集，具有对外输出开关量信号控制开关量设备等功能。终端具有多路开关量信号采集的能力，例如可以直接获取红外定位的采煤机位置信号、电磁阀控制的开关量信号等开关量信号。具有多路高精度AD采样电路，可以直接采集例如压力传感器、测距传感器等模拟量传感器的模拟量信号；

步骤3，通过以太网、RS485、CAN总线通信单元完成了终端与其它设备的通信，实现了与综采工作面其它传感器、设备、分站和主站的数据无缝对接；

步骤4，通过MUC处理器单元，采用了TI公司的MSP430微功耗处理单元，完成了对所有数据的采集、处理、发送、存储和其它功能的实现；

步骤5，通过高清液晶显示单元，用于相关数据的综合性显示。例如：综采工作面的液压支架的采高、仰俯采角度、压力、初撑力等信息通过屏幕以图形、数字和曲线等方式多屏幕实时显示；

步骤6，通过按键处理单元完成了对终端功能和参数的设置，例如：需要切换画面、查看报警记录、更改采集周期和切换通信方式等功能；

步骤7，通过USB通信单元完成与其它设备的USB通信，将U盘插入USB通信单元接口，终端会自动判断有U盘接入，然后终端会通过高清液晶显示单元弹出对话框，询问是保存目前站点内存储的所有数据还是特定分类内数据，通过键盘对保存数据进行选择，数据会保存到U盘中，文件名是以该站点的地址命名的，当数据保存成功后会通过高清液晶显示单元进行保存成功提示；

步骤8，通过终端与主站通信单元完成了终端信息与主站之间通过无线或者RS485总线的方式与主站进行数据通信。与主站的无线通信有主从访问的主动采集方式和广播式被动接收的采集方式，无线通信频率、空中波特率等参数可以进行设置，无线通信部分可以满足不同频段、不同通信方式的无线数据通信；

步骤9，通过内部电池供电单元和外部供电单元完成了对终端电源的供应。内部电池采用了10ah的锂电池，可以满足终端在外部电源供电和其它特殊情况时一个月时间的电源供应，锂电池具有可以反复充电使用寿命长等优点；

步骤10，通过智能电源切换、转换和管理单元完成了电池供电、外部供电、外部供电电压转换和电池自动充电的功能。当外部供电单元有电源供应时，智能电源切换单元自动默认采用外部电源供电，但无外部电源供应或外部电源发生故障时，智能电源切换单元会自动切入电池供电回路，当外部电源供电恢复时会自动切会外部电源供电回路，外部供电电源不符合终端电源电压时会自动对外部电源电压进行转换，转化为终端可以使用电压范围，当电池电量低于总电量的80％时智能电源切换单元会通过外部供电单元对电池进行充电。

该矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端能有效的适应煤矿井下复杂工况条件下的工作环境，能稳定、高效、可靠的完成对工作面设备和传感器数据的无线和有线方式的采集、处理、存储和上传等功能，结合自身微功耗元器件和合理的电源管理方式，实现了采用电池供电技术使终端可长时间工作的可能性。

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 (10)

1.一种用于矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电多功能显示终端，其特征在于，包括：

终端与节点通信单元，用于终端和节点之间以无线方式和RS485总线方式通信；

终端与主站通信单元，用于终端和节点之间以无线方式和RS485总线方式通信；

按键处理单元，用于终端的相关功能和参数进行设置；

开关量单元，用于采集其它设备的开关量信号或输出开关量信号控制其它设备；

模拟量输入单元，用于采集其它设备的模拟量；

其它外设单元，用于采集其它设备的相关数据；

USB通信单元，用于实现与其它设备的USB方式通信，同时可以通过该接口将终端内存储的数据存入U盘中；

以太网通信单元，用于通过以太网的通信方式和其它设备进行通信；

RS485通信单元，用于通过RS485的通信方式和其它设备进行通信；

CAN通信单元，用于通过CAN的通信方式和其它设备进行通信；

内部电池供电单元，用于终端的内部电源提供；

智能电源切换转换管理单元，用于内部电源和外部电源的切换、转换和管理；

外部电源单元，用于终端的外部电源提供；

MUC处理器单元，用于显示终端的数据采集、处理、发送、存储和其它功能的实现。

2.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端与节点和主站之间既可以通过无线方式通信也可以通过有线RS485的方式通信，而且无线和有线通信方式复用一个终端端口。

3.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端设有按键处理单元，可用于相关功能和参数的设置。

4.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有高清液晶显示屏，可以将终端采集的数据进行数字、图形和曲线等方式的多画面显示。

5.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有开关量输入输出、模拟量输入和其它外设输入接口，可用于其它多种传感器和设备的数据采集和开关量控制。

6.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有USB通信单元，可以实现与其它设备的USB通信，同时具有U盘存储数据的功能。

7.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有以太网通信、RS485通信、CAN总线通信功能，可用于与其它多种传感器和设备数据通信。

8.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有内部电池供电可以保证多功能显示终端较长时间的稳定工作。

9.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有智能电源切换、转换能完成内部电池供电和外部电源供电的自动切换，电池电量不足时可自动对电池进行充电，外部供电电压非标准时可以自动将外部电压转化为终端适应的电压。

10.根据权利要求1所述的多功能显示终端，其特征在于，所述的多功能显示终端具有电源管理单元在终端各单元和元器件不工作或者待机时，让该部分元器件完全处于断电和休眠状态，有效的降低了终端的功耗。