CN109490785A - 矿用监控分站电池多参数远程监控装置及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置及监控方法,矿用监控分站电池多参数远程监控装置包括包括整流模块、磁保持继电器、单片机单元、红外遥控接收单元、镍氢电池组、充电控制继电器、运放Q1、场效应管Q2、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2，运放Q1为LM385，单片机单元使用STC单片机，本发明的有益效果是无需派人到井下，无需现场对监控分站控制操作，减少人员工作量，可以在地面一次对多台监控分站进行电池维护、控制操作，极大提高工作效率，减少了下井人员数，减少了企业人员成本，并且远程操作可以设定程序自动运行。

Description

矿用监控分站电池多参数远程监控装置及监控方法

技术领域

本发明涉及一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置及监控方法，属于矿用设备技术领域。

背景技术

矿井井下开采需要大量监控分站，监控分站电源管理是分站可靠工作的保证，对监控分站电池工作状态进行实时监视和控制是必须的，电池运行远程监控，可以减轻操作员工作强度，提高时效性。远程监控使电池处于最佳工作状态，延长使用寿命。提高设备可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置及监控方法，解决目前对煤矿井下监控分站电源维护工作量大，不能远程监视和控制这一难题，本发明利用监控分站自身通信线路，传递电池电压、电量等信息，由地面远程下发控制命令，使监控分站上传电池供电状态，定时、定期给电池放电，消除电池“记忆效应”，在电池放电末期，监控电压，智能切换回交流供电，并自动进行电池充电。通过合理维护，使电池保持合格电池容量(AH)数，保持最佳工作状态。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置，包括整流模块1、磁保持继电器2、单片机单元3、红外遥控接收单元4、镍氢电池组5、充电控制继电器6、运放Q1、场效应管Q2、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2，运放Q1为LM385，单片机单元3使用STC单片机，整流模块1的输入为AC 660V，50H_Z，输出为AC 30V；所述整流模块1的输入端接交流电源，整流模块1的输出端经磁保持继电器2的触点后输出本安电源，所述红外遥控接收单元4接收红外遥控信号并与单片机单元3相连，所述整流模块1的输出端与单片机单元3相连为其供电，所述单片机单元3输出磁保持继电器断开信号与三极管Q7的基极相连，单片机单元3输出磁保持继电器吸合信号与三极管Q6的基极相连，所述三极管Q6、三极管Q7的集电极分别与磁保持继电器2的吸合线圈、断开线圈相连，三极管Q6、三极管Q7的发射极接地，所述电阻R2的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R2的另一端串联电阻R4后接地，所述电阻R1的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R1的另一端依次串联电阻R3、电阻R5后接地，所述运放Q1的正向输入端连接于电阻R2、电阻R4之间，运放Q1的反向输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述运放Q1的输出端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的源极连接于电阻R1、电阻R3之间，所述电阻R6连接于场效应管Q2的栅极和源极之间，所述电阻R7一端与场效应管Q2的栅极连接，电阻R7另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极与单片机单元3相连，接收单片机单元3发出的充电脉冲，所述场效应管Q2的漏极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与充电控制继电器6的触点1号端相连，单片机单元3发出的电池充电/供电切换信号与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与充电控制继电器6的线圈相连，充电控制继电器6的触点2号端与磁保持继电器触点的2号端相连，充电控制继电器6的触点3号端与镍氢电池组5的阳极相连，镍氢电池组5的电压信号、温度信号输送至单片机单元3，单片机单元3将镍氢电池组5的电压信号、温度信号以串口通信方式发送至矿用监控分站主板串口。

一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置的监控方法，包括以下步骤：

1)初始化，然后判断是否有红外遥控开机信号，如果有则闭合磁保持继电器、充电控制继电器；

2)对电池电压进行采集并AD转换后存储；

3)对电池温度进行采集并AD转换后存储；

4)对电池电流进行采集并AD转换后存储；

5)判断电池电流是否小于等于6A，如果大于6A则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池电流小于等于6A则执行步骤6)；

6)判断电池温度是否小于等于60度，如果大于60度，则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池温度小于等于60度，则执行步骤7)；

7)判断电池电压是否小于28.2V，如果电池电压大于28.2V，启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止200毫秒，并循环进行；如果电池电压小于28.2V，则执行步骤8)；

8)启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止20毫秒，并循环进行。

在上述控制过程中，如果红外遥控接收单元接收到红外遥控指令，判断协议正确，则进入中断程序，协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次遥控开机指令；

在上述控制过程中，如果单片机接收到监控分站串口发出的指令并响应中断，则进入中断程序，判断协议是否正确，如果协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：无需派人到井下，无需现场对监控分站控制操作，减少人员工作量，可以在地面一次对多台监控分站进行电池维护、控制操作，极大提高工作效率，减少了下井人员数，减少了企业人员成本，并且远程操作可以设定程序自动运行。

附图说明

图1是本发明的矿用监控分站电池多参数远程监控装置电路结构图；

图2是本发明实施例单片机程序流程图；

图3是本发明实施例单片机相应红外遥控中断流程图；

图4是本发明实施例单片机相应串口中断流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，矿用监控分站电池多参数远程监控装置，包括整流模块1、磁保持继电器2、单片机单元3、红外遥控接收单元4、镍氢电池组5、充电控制继电器6、运放Q1、场效应管Q2、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2，运放Q1为LM385，单片机单元3使用STC单片机，整流模块1的输入为AC 660V，50HZ，输出为AC 30V；所述整流模块1的输入端接交流电源，整流模块1的输出端经磁保持继电器2的触点后输出本安电源，所述红外遥控接收单元4接收红外遥控信号并与单片机单元3相连，所述整流模块1的输出端与单片机单元3相连为其供电，所述单片机单元3输出磁保持继电器断开信号与三极管Q7的基极相连，单片机单元3输出磁保持继电器吸合信号与三极管Q6的基极相连，所述三极管Q6、三极管Q7的集电极分别与磁保持继电器2的吸合线圈、断开线圈相连，三极管Q6、三极管Q7的发射极接地，所述电阻R2的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R2的另一端串联电阻R4后接地，所述电阻R1的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R1的另一端依次串联电阻R3、电阻R5后接地，所述运放Q1的正向输入端连接于电阻R2、电阻R4之间，运放Q1的反向输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述运放Q1的输出端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的源极连接于电阻R1、电阻R3之间，所述电阻R6连接于场效应管Q2的栅极和源极之间，所述电阻R7一端与场效应管Q2的栅极连接，电阻R7另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极与单片机单元3相连，接收单片机单元3发出的充电脉冲，所述场效应管Q2的漏极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与充电控制继电器6的触点1号端相连，单片机单元3发出的电池充电/供电切换信号与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与充电控制继电器6的线圈相连，充电控制继电器6的触点2号端与磁保持继电器触点的2号端相连，充电控制继电器6的触点3号端与镍氢电池组5的阳极相连，镍氢电池组5的电压信号、温度信号输送至单片机单元3，单片机单元3将镍氢电池组5的电压信号、温度信号以串口通信方式发送至矿用监控分站主板串口。

上述电路中三极管Q5驱动MOS场效应管Q2，运放Q1与取样电阻R1共同完成限流作用。三极管Q5相当于开关，运放Q1限制充电流量。电流增大时，则取样电阻R1上的压降增大。被运放Q1放大后，输出正电压，送给MOS场效应管Q2，MOS管的G极特性是：低电平(电压)导通，高电平(电压)截止。所以有高电平输出则趋于截止，趋于关闭，则MOS管导通电阻变大，压降变大，则通过的充电电流变小。反之，电流较小时，取样电阻R1压降小，则运放输出电压低，被二极管D1隔离，不会影响三极管Q5，则MOS管处于完全导通状态，导通电阻极小，则通过的充电电流不受限制。

如图2所示，基于上述矿用监控分站电池多参数远程监控装置，单片机的控制流程如下：

1)初始化，然后判断是否有红外遥控开机信号，如果有则闭合磁保持继电器、充电控制继电器；

2)对电池电压进行采集并AD转换后存储；

3)对电池温度进行采集并AD转换后存储；

4)对电池电流进行采集并AD转换后存储；

5)判断电池电流是否小于等于6A，如果大于6A则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池电流小于等于6A则执行步骤6)；

6)判断电池温度是否小于等于60度，如果大于60度，则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池温度小于等于60度，则执行步骤7)；

7)判断电池电压是否小于28.2V，如果电池电压大于28.2V，启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止200毫秒，并循环进行；如果电池电压小于28.2V，则执行步骤8)；

8)启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止20毫秒，并循环进行。

如图3所示，在上述控制过程中，如果红外遥控接收单元接收到红外遥控指令，判断协议正确，则进入中断程序，协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次遥控开机指令；

如图4所示，在上述控制过程中，如果单片机接收到监控分站串口发出的指令并响应中断，则进入中断程序，判断协议是否正确，如果协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次指令。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种矿用监控分站电池多参数远程监控装置，其特征在于，包括整流模块、磁保持继电器、单片机单元、红外遥控接收单元、镍氢电池组、充电控制继电器、运放Q1、场效应管Q2、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D1、二极管D2，运放Q1为LM385，单片机单元使用STC单片机，整流模块的输入为AC 660V，50H_Z，输出为AC 30V；所述整流模块的输入端接交流电源，整流模块的输出端经磁保持继电器的触点后输出本安电源，所述红外遥控接收单元接收红外遥控信号并与单片机单元相连，所述整流模块的输出端与单片机单元相连为其供电，所述单片机单元输出磁保持继电器断开信号与三极管Q7的基极相连，单片机单元输出磁保持继电器吸合信号与三极管Q6的基极相连，所述三极管Q6、三极管Q7的集电极分别与磁保持继电器的吸合线圈、断开线圈相连，三极管Q6、三极管Q7的发射极接地，所述电阻R2的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R2的另一端串联电阻R4后接地，所述电阻R1的一端接磁保持继电器触点的2号端，电阻R1的另一端依次串联电阻R3、电阻R5后接地，所述运放Q1的正向输入端连接于电阻R2、电阻R4之间，运放Q1的反向输入端连接于电阻R3、电阻R5之间，所述运放Q1的输出端接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的源极连接于电阻R1、电阻R3之间，所述电阻R6连接于场效应管Q2的栅极和源极之间，所述电阻R7一端与场效应管Q2的栅极连接，电阻R7另一端与三极管Q5的集电极相连，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极与单片机单元相连，接收单片机单元发出的充电脉冲，所述场效应管Q2的漏极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与充电控制继电器的触点1号端相连，单片机单元3发出的电池充电/供电切换信号与三极管Q4的基极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与充电控制继电器的线圈相连，充电控制继电器的触点2号端与磁保持继电器触点的2号端相连，充电控制继电器的触点3号端与镍氢电池组的阳极相连，镍氢电池组的电压信号、温度信号输送至单片机单元，单片机单元将镍氢电池组的电压信号、温度信号以串口通信方式发送至矿用监控分站主板串口。

2.一种如权利要求1所述的矿用监控分站电池多参数远程监控装置的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始化，然后判断是否有红外遥控开机信号，如果有则闭合磁保持继电器、充电控制继电器；

2)对电池电压进行采集并AD转换后存储；

3)对电池温度进行采集并AD转换后存储；

4)对电池电流进行采集并AD转换后存储；

5)判断电池电流是否小于等于6A，如果大于6A则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池电流小于等于6A则执行步骤6)；

6)判断电池温度是否小于等于60度，如果大于60度，则断开磁保持继电器、充电控制继电器并返回步骤1)，如果电池温度小于等于60度，则执行步骤7)；

7)判断电池电压是否小于28.2V，如果电池电压大于28.2V，启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止200毫秒，并循环进行；如果电池电压小于28.2V，则执行步骤8)；

8)启动充电脉冲，充电2毫秒，然后停止20毫秒，并循环进行。

在上述控制过程中，如果红外遥控接收单元接收到红外遥控指令，判断协议正确，则进入中断程序，协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次遥控开机指令；

在上述控制过程中，如果单片机接收到监控分站串口发出的指令并响应中断，则进入中断程序，判断协议是否正确，如果协议不正确则退出中断；如果协议正确则进行以下步骤：红外遥控接指令有三条，分别为开机启动指令、切换到电池供电指令、关机指令；中断程序依次判断，如果是开机启动指令，则闭合磁保持继电器、充电控制继电器，如果是切换到电池供电指令，则断开磁保持继电器切换到电池供电，如果是关机指令，则断开磁保持继电器、充电控制继电器，等待下一次指令。