CN111994589A - 基于北斗短报文的带式输送机巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带式输送机巡检技术领域，尤其涉及基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，包括：无线开关装置，用于接收到急停信号后强制停止带式输送机；手持终端，用于当带式输送机发生故障时，通过北斗系统发送急停信号至无线开关装置；监控中心，用于监控手持终端和无线开关装置；所述手持终端、无线开关装置和监控中心分别连接于北斗系统。本发明能避免在带式输送机巡检过程中完全依赖人工，解决巡检无法实时管理的问题。

Description

基于北斗短报文的带式输送机巡检系统

技术领域

本发明涉及带式输送机巡检技术领域，尤其涉及基于北斗短报文的带式输送机巡检系统。

背景技术

目前，带式输送机广泛应用于电力、钢铁、煤炭、水利、化工、冶金、建材等领域。伴随着带式输送向着越来越长距离的发展，企业对皮带机的安全防护提出了更高的要求。皮带机运行时，由于经常发生皮带跑偏、托辊损坏等故障需要巡检工进行检查，以及时发现和调整运行问题。

现阶段，带式输送机安全防护的巡检模式为皮带巡检工每日分班分组针对皮带机各易发生故障的待检点进行检测，通过巡检记录本对检查人员和检测点状态进行管理。这种方式存在以下问题：

1、由于缺乏有效监督，代签、补签、一次多签等问题严重，不能对巡检工进行实时管理，效率低下，存在巡检工对日常检查懈怠的问题。

2、对巡检人员进行管理时需要大量的时间和精力。长期以来便形成了巡检人员形式检查、管理人员随机抽查的状况。

3、管理人员不能及时对检测点状况进行实时管理。

4、由于带式输送机长度往往会达到数千米，对于皮带机巡检人员很难进行有效的管理。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其能避免在带式输送机巡检过程中完全依赖人工，解决巡检无法实时管理的问题。

本发明提供的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，包括：

无线开关装置，用于接收到急停信号后强制停止带式输送机；

手持终端，用于当带式输送机发生故障时，通过北斗系统发送急停信号至无线开关装置；

监控中心，用于监控手持终端和无线开关装置；

所述手持终端、无线开关装置和监控中心分别连接于北斗系统。

进一步地，所述手持终端，包括：

第一北斗短报文通信模块，用于与北斗系统通信，并被北斗系统定位；

控制模块，用于处理监控中心发送的指令，以及生成发送至无线开关装置的急停信号；

交互模块，用于与巡检人员进行人机交互；

所述第一北斗短报文通信模块和交互模块分别与控制模块相连。

更进一步地，所述控制模块，还用于当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的恢复信号。

优选地，所述手持终端，还包括：

电源模块，用于为第一北斗短报文通信模块、控制模块和交互模块供电；

照明装置，用于在巡检过程中提供光源；

外壳，用于容纳第一北斗短报文通信模块、控制模块、交互模块、电源模块和照明装置；

所述电源模块还与照明装置相连，并为照明装置供电。

再进一步地，所述监控中心，包括：

第三北斗短报文通信模块，用于将监控中心与北斗系统连接，获取手持终端的实时位置；

客户端，用于制定手持终端的巡检路线；以及，当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的复位信号；

所述客户端与第三北斗短报文通信模块相连。

还进一步地，所述客户端，还用于解析手持终端的实时位置。

又进一步地，所述监控中心，还包括：

GIS模块，用于为客户端提供地理位置信息，并显示客户端解析后的手持终端实时位置；

信息模块，用于存储手持终端的巡检路线和带式输送机出现故障的位置；

所述GIS模块和信息模块分别与客户端相连。

在上述技术方案中，所述无线开关装置，包括：

第二北斗短报文通信模块，用于与北斗系统相连，使无线开关装置获取手持终端发送的急停信号和恢复信号，以及，监控中心发送的复位信号；

无线开关，用于在接收到断开信号后断开，接收到启动信号后闭合；

中央处理器，用于当接收到急停信号时，生成断开信号发送至无线开关，以及，当接收到恢复信号或复位信号时，生成启动信号发送至无线开关；

所述中央处理器分别与无线开关和第二北斗短报文通信模块相连；

所述无线开关与带式输送机的拉绳开关串联。

进一步地，所述无线开关装置，还包括：

电源转换模块，用于获取带式输送机供电电路的电力，并转换为无线开关装置可用的电源；

所述电源转换模块，包括：

整流器，用于将供电电路的高压交流电转换为高压直流电；

降压电路，用于将高压直流电转换为低压直流电；

稳压电路，用于稳定降压电路输出低压直流电，转换为可供于第二北斗短报文通信模块和中央处理器的电源；

所述降压电路分别与整流器和稳压电路相连；

所述整流器与带式输送机供电电路相连；

所述稳压电路还分别与第二北斗短报文通信模块和中央处理器相连。

优选地，所述第一北斗短报文通信模块、第二北斗短报文通信模块和第三北斗短报文通信模块结构相同，都包括：

北斗RDSS射频收发芯片、RDSS基带芯片、功放芯片和LNA电路。

在本发明中，使用无线开关装置强制停止出现故障的带式输送机；运用手持终端向监控中心发送故障急停信号，使监控中心随时掌握带式输送机的工作状态；监控中心可以实时监测手持终端和带式输送机。本发明方便巡检人员在发现皮带机运行故障时及进行远距离急停操作，减少急停操作时间，最大限度的减少故障损失。由此，本发明可以做到针对带式输送机巡检工进行自动化管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中手持终端的结构示意图；

图3为本发明实施例中监控中心的结构示意图；

图4为本发明实施例中无线开关装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

与其他定位系统相比，北斗系统有着以下优势：

1、北斗系统在空间段采用了多轨道混合定位系统，轨道数量多达三个，相对于其它的导航系统来说数量更多使得在有干扰情况下的导航稳定性更好；

2、北斗短报文采用有源定位技术，只需要两个卫星就可以确定移动终端的位置，而其他定位系统大多采用无源定位模式，至少需要三个卫星信号才能完成定位；

3、北斗系统提供了多种频率的信号，这更加提高了它的抗遮挡能力和定位精度；

4、北斗系统不仅提供了定位服务而且创新性地融合了短信服务，可以将定位和通讯都通过北斗卫星进行传送，不需要借助其它的通讯设备；

5、北斗系统具有自主独立性，北斗系统是我国独立自主研发的定位系统，稳定可靠、保密性强。

如图1所示，本实施例提供的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，包括：

无线开关装置2，用于接收到急停信号后强制停止带式输送机；

手持终端1，用于当带式输送机发生故障时，通过北斗系统发送急停信号至无线开关装置2；

监控中心3，用于监控手持终端1和无线开关装置2；

所述手持终端1、无线开关装置2和监控中心3分别连接于北斗系统。

在本实施例中，由手持终端1、监控中心3和无线开关装置2组成。本实施例应用北斗卫星的短报文功能，通过无线技术，将手持终端1和无线开关装置2与监控中心3连接起来，实现针对巡检人员的作业情况的全自动监督管理，同时更方便可靠地对带式输送机进行实时监控和防护。

所述无线开关装置2嵌入于带式输送机的供电电路中。所述手持终端1由巡检人员携带。开始使用时，如果电量高于30％，巡检人员可以通过一系列验证身份，便会进入巡检模式。如果，电量低于30％，则不能进入巡检模式，并会提醒巡检工人充电并更换电量充足的设备。

如图2所示，所述手持终端1，包括：

第一北斗短报文通信模块11，用于与北斗系统通信，并被北斗系统定位；

控制模块12，用于处理监控中心3发送的指令，以及生成发送至无线开关装置2的急停信号；

交互模块13，用于与巡检人员进行人机交互；

所述第一北斗短报文通信模块11和交互模块13分别与控制模块12相连。

所述控制模块12，还用于当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的恢复信号。

所述手持终端1，还包括：

电源模块14，用于为第一北斗短报文通信模块11、控制模块12和交互模块13供电；

照明装置15，用于在巡检过程中提供光源；

外壳16，用于容纳第一北斗短报文通信模块11、控制模块12、交互模块13、电源模块14和照明装置15；

所述电源模块14还与照明装置15相连，并为照明装置15供电。

在本实施例中，第一北斗短报文通信模块11提供了接口供控制模块12通信，控制模块12采集到的信息先存入缓存中，再通过串口发给第一北斗短报文通信模块11。第一北斗短报文通信模块11通过北斗系统发给监控中心3或无线开关装置2。

控制模块12采用51单片机STM32。控制模块12的信号输出端与显示器、照明装置15、第一北斗短报文通信模块11相连。控制模块12的信号输入端与键盘、电源模块14的电压采样电路相连。

交互模块13包括：键盘和显示器。所述键盘提供了接口供控制模块12通信；所述显示器提供了接口供控制模块12对信息进行显示。巡检人员通过键盘和显示器与手持终端1进行交互。

电源模块14包括：充电电池、USB通信接口和电压采样电路。所述充电电池为移动终端所有用电器件供电；所述USB通信接口与充电电池连接，通过USB通信接口为充电电池补充电量。所述电压采样电路的输入端与充电电池连接，实时采集充电电池的电压数据。所述电压采样电路的输出端与控制模块连接，实时发送充电电池电压信息。电压信息经过控制模块处理后在显示器上进行实时现实。

照明装置15包括LED灯和按钮开关。所述按钮开关和LED灯嵌入于充电电池的供电电路中，通过按钮开关控制LED灯的开启和关闭。

工作时，手持终端1每分钟向监控中心3发射位置信号，以便于确定巡检工人当前位置，进行考勤。巡检人员通过所述手持终端1向监控中心3发送检查结果信息，监控中心3通过巡检人员位置确定检查地点。巡检人员发现皮带机运行故障时，需要在手持终端1进行急停操作，监控中心3会记录急停地点，以确定故障地点；故障排出后，需要通过手持终端1或监控中心3对无线开关进行复位。

如图3所示，所述监控中心3，包括：

第三北斗短报文通信模块31，用于将监控中心3与北斗系统连接，获取手持终端1的实时位置；

客户端34，用于制定手持终端1的巡检路线；以及，当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的复位信号；

所述客户端34与第三北斗短报文通信模块31相连。

所述客户端34，还用于解析手持终端1的实时位置。

所述监控中心3，还包括：

GIS模块32，用于为客户端34提供地理位置信息，并显示客户端34解析后的手持终端1实时位置；

信息模块33，用于存储手持终端1的巡检路线和带式输送机出现故障的位置；

所述GIS模块32和信息模块33分别与客户端34相连。

第三北斗短报文通信模块31提供了接口与客户端34通信。第三北斗短报文通信模块31接收北斗系统发来的信号，并将信号传输给客户端34；客户端34可以通过第三北斗短报文通信模块31与手持终端1和无线开关装置2通信。

GIS模块32，为地理信息系统，选择互联网地图。互联网地图为开发者提供了一整套标准的地图API，开发者能在自己的软件中引用相关的Java Script文件来调用地图提供的接口。监控中心3采用互联网地图，用于实现巡检路线点的选择、结果显示、历史数据的查看等。

信息模块33为数据库服务器，对解析后的位置信息和状态信息进行存储，同时也要存储设定的路线信息和用户信息。因为数据库的操作非常频繁，所以选用关系型数据库：SQL Server。

客户端34为计算机系统。监控中心3需要实现对巡检人员巡逻位置的规划。监控中心3通过第三北斗短报文通信模块31连接到手持终端1，用来接收终端发送的位置信息和设备信息，监控中心3通过GIS模块32显示巡检人员的实时位置信息，通过信息模块33显示巡检人员发送的设备信息，并对这些信息进行记录和处理。

监控中心3的信息处理系统还需要具有以下功能：为巡检人员规划路线、对于巡检人员工作质量进行考评、对巡检人员责任事故进行追责、根据接收到的重大故障信息做相应的处理。

监控中心3是整个系统中最重要的部分，因为其负责了整个系统信息的监控管理。管理人员通过它跟巡检人员进行通信和掌握整个系统的信息。首先，它负责了对巡检人员的位置信息进行解析，然后在GIS模块32上进行动态显示，同时也将管理中心下达的指令传给巡检人员。

进入巡检模式后，监控中心3会根据实际情况将需要检查的巡检路线发送至手持终端1，巡检工需要按照给定的路线进行检查。此后，手持终端1便会每分钟获取巡检人员的实时位置，以管理和监督巡检人员的作业情况。当巡检人员到达待检点并完成检查后，可以将检查信息通过手持终端1直接发送到监控中心3。如果遇到紧急事故时，巡检人员需要立刻在手持终端1进行急停操作，发出急停信号，并通过短报文向监控中心3发送故障情况，监控中心3可以立刻对故障进行处理。排除故障后，巡检人员可以在手持终端1进行复位操作，向无线开关装置和监控中心发送回复信号，以完成复位和记录。急停和复位操作需要通过多个按键组合，以防止皮带工误操作。

如图4所示，所述无线开关装置2，包括：

第二北斗短报文通信模块21，用于与北斗系统相连，使无线开关装置2获取手持终端1发送的急停信号和恢复信号，以及，监控中心3发送的复位信号；

无线开关24，用于在接收到断开信号后断开，接收到启动信号后闭合；

中央处理器22，用于当接收到急停信号时，生成断开信号发送至无线开关24，以及，当接收到恢复信号或复位信号时，生成启动信号发送至无线开关24；

所述中央处理器22分别与无线开关24和第二北斗短报文通信模块21相连；

所述无线开关24与带式输送机的拉绳开关串联。

所述无线开关装置2，还包括：

电源转换模块23，用于获取带式输送机供电电路的电力，并转换为无线开关装置2可用的电源；

所述电源转换模块23，包括：

整流器231，用于将供电电路的高压交流电转换为高压直流电；

降压电路232，用于将高压直流电转换为低压直流电；

稳压电路233，用于稳定降压电路232输出低压直流电，转换为可供于第二北斗短报文通信模块21和中央处理器22的电源；

所述降压电路232分别与整流器231和稳压电路233相连；

所述整流器231与带式输送机供电电路相连；

所述稳压电路233还分别与第二北斗短报文通信模块21和中央处理器22相连。

在本实施例中，第二北斗短报文通信模块21通过北斗系统接收巡检人员通过手持终端1发送的急停信号，并将之发送给中央处理器22。完成急停操作后，第二北斗短报文通信模块21向监控中心3发射回馈信号。

电源转换模块23包含整流器231、降压电路232和稳压电路233。电源转换模块23输入端连接供电电路，为第二北斗短报文通信模块21和中央处理器22供电。整流器231将从供电电路中接入的高压交流电转换为高压直流电。降压电路232将从整流器231流出的高压直流电转换为不稳定的低压直流电。稳压电路233将从降压电路232流出的不稳定的低压直流电转换为适合第二北斗短报文通信模块21和中央处理器22使用的稳定的低压直流电。

中央处理器22的输入端与第二北斗短报文通信模块21连接，输出端与无线开关24连接。中央处理器22接收到第二北斗短报文通信模块21转发的急停信号、恢复信号或复位信号后，将会控制无线开关24进行相应的断开或复位操作，同时向第二北斗短报文通信模块21发出反馈信号。

所述第一北斗短报文通信模块11、第二北斗短报文通信模块21和第三北斗短报文通信模块31结构相同，都为北斗短报文通信模块，包括：

北斗RDSS射频收发芯片、RDSS基带芯片、功放芯片和LNA电路。

在本实施例中，北斗短报文通信模块通过外接SIM卡和无源天线即可实现北斗RDSS的短报文通信功能和卫星定位功能。

本实施例针对传统的低自动化、低效率的带式输送机巡检模式技术上存在的不足，可以做到针对巡检人员进行无人化管理，并且安装了无线遥控急停开关，方便巡检人员在发现皮带机运行故障时及进行远距离急停操作，减少急停操作时间，最大限度的减少故障损失。与传统的巡检模式相比，具有以下优势：

1、针对巡检人员位置和检测点状态进行了实时的监测，管理更加方便。管理人员及时能够对突发问题进行反应，最大限度的将损失降到最低；

2、与一般的电子巡检系统相比，本系统几乎不需要考虑布线问题，维护成本仅限于手持巡检设备和电脑的管理中心；

3、创新性地加入了无线急停开关装置，巡检人员在远处发现皮带机运行故障时，可以通过遥控装置进行急停，防止皮带机产生大范围的撕裂情况，将故障带来的损失降到最低；

4、无线开关与拉绳开关串联，有效杜绝在故障未排除的情况下工作人员失误重启电路。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，包括：

无线开关装置(2)，用于接收到急停信号后强制停止带式输送机；

手持终端(1)，用于当带式输送机发生故障时，通过北斗系统发送急停信号至无线开关装置(2)；

监控中心(3)，用于监控手持终端(1)和无线开关装置(2)；

所述手持终端(1)、无线开关装置(2)和监控中心(3)分别连接于北斗系统。

2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述手持终端(1)，包括：

第一北斗短报文通信模块(11)，用于与北斗系统通信，并被北斗系统定位；

控制模块(12)，用于处理监控中心(3)发送的指令，以及生成发送至无线开关装置(2)的急停信号；

交互模块(13)，用于与巡检人员进行人机交互；

所述第一北斗短报文通信模块(11)和交互模块(13)分别与控制模块(12)相连。

3.根据权利要求2所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述控制模块(12)，还用于当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的恢复信号。

4.根据权利要求2所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述手持终端(1)，还包括：

电源模块(14)，用于为第一北斗短报文通信模块(11)、控制模块(12)和交互模块(13)供电；

照明装置(15)，用于在巡检过程中提供光源；

外壳(16)，用于容纳第一北斗短报文通信模块(11)、控制模块(12)、交互模块(13)、电源模块(14)和照明装置(15)；

所述电源模块(14)还与照明装置(15)相连，并为照明装置(15)供电。

5.根据权利要求3所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述监控中心(3)，包括：

第三北斗短报文通信模块(31)，用于将监控中心(3)与北斗系统连接，获取手持终端(1)的实时位置；

客户端(34)，用于制定手持终端(1)的巡检路线；以及，当带式输送机故障解除后，生成使带式输送机恢复工作的复位信号；

所述客户端(34)与第三北斗短报文通信模块(31)相连。

6.根据权利要求5所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述客户端(34)，还用于解析手持终端(1)的实时位置。

7.根据权利要求6所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述监控中心(3)，还包括：

GIS模块(32)，用于为客户端(34)提供地理位置信息，并显示客户端(34)解析后的手持终端(1)实时位置；

信息模块(33)，用于存储手持终端(1)的巡检路线和带式输送机出现故障的位置；

所述GIS模块(32)和信息模块(33)分别与客户端(34)相连。

8.根据权利要求5所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述无线开关装置(2)，包括：

第二北斗短报文通信模块(21)，用于与北斗系统相连，使无线开关装置(2)获取手持终端(1)发送的急停信号和恢复信号，以及，监控中心(3)发送的复位信号；

无线开关(24)，用于在接收到断开信号后断开，接收到启动信号后闭合；

中央处理器(22)，用于当接收到急停信号时，生成断开信号发送至无线开关(24)，以及，当接收到恢复信号或复位信号时，生成启动信号发送至无线开关(24)；

所述中央处理器(22)分别与无线开关(24)和第二北斗短报文通信模块(21)相连；

所述无线开关(24)与带式输送机的拉绳开关串联。

9.根据权利要求8所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述无线开关装置(2)，还包括：

电源转换模块(23)，用于获取带式输送机供电电路的电力，并转换为无线开关装置(2)可用的电源；

所述电源转换模块(23)，包括：

整流器(231)，用于将供电电路的高压交流电转换为高压直流电；

降压电路(232)，用于将高压直流电转换为低压直流电；

稳压电路(233)，用于稳定降压电路(232)输出低压直流电，转换为可供于第二北斗短报文通信模块(21)和中央处理器(22)的电源；

所述降压电路(232)分别与整流器(231)和稳压电路(233)相连；

所述整流器(231)与带式输送机供电电路相连；

所述稳压电路(233)还分别与第二北斗短报文通信模块(21)和中央处理器(22)相连。

10.根据权利要求8所述的基于北斗短报文的带式输送机巡检系统，其特征在于，所述第一北斗短报文通信模块(11)、第二北斗短报文通信模块(21)和第三北斗短报文通信模块(31)结构相同，都包括：

北斗RDSS射频收发芯片、RDSS基带芯片、功放芯片和LNA电路。

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