CN201163441Y - 井下监控基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种井下监控基站，用以将监测到的井下各种环境状态的模拟信号转换为数字信号的转换电路、用以对无线数据收发机进行双向通讯的无线通讯模块、用以对数字信号进行采集的单片机、用以控制井下监控基站与其它设备进行信号通讯、调度、程序执行的神经元芯片以及用以将井下监控基站连接至LonWorks总线的LonWorks通信接口。神经元芯片分别与LonWorks通信接口及单片机相连。本实用新型功能齐全，安全性高，具备速度快、距离长，兼容性、可扩展性强等优点，有较高的实用价值。

Description

井下监控基站

技术领域

本实用新型涉及一种井下监控基站，特别涉及一种具有开放性设计的井下监控基站。

背景技术

安全是人员在矿井下(后文中所述“井”即为“矿井”)作业的头等大事，安全对井下生产起着保证、支撑和推动作用的同时，也提高了紧急事件的处理能力，因此井下的安全生产也是国家安全生产的重要组成部分。随着国家对井下安全作业的日益重视和监管力度的不断加强，我国大中型矿井及广大乡镇小矿井已大量装备了井下安全生产监控系统，这些安全装备的推广应用大大改善了我国矿井安全生产状况。

国家专利局专利号为03208935.x的实用新型提出了一种煤矿井下人员动态监控系统。请参见图1，此煤矿井下人员动态监控系统，包括位于矿井调度室的计算机总站101和位于井口的若干个单片机分站103(即基站)，总站和分站之间经宽带有线传输网相连，还包括井下人员每人一个的无线发射机105和安装在盘区、巷道和工作面的若干无线接收机107。无线发射机105和无线接收机107均设有本质安全型防爆电源，防爆电源与电源稳压模块之间接有限流电阻。此煤矿井下人员动态监控系统可以对煤矿井下人员移动位置进行跟踪管理、实时查找和原始资料的统计管理，满足日常掌握煤矿井下人员的动态和事故后快速掌握井下人员的数量、位置等需求，为保护煤矿井下人员安全以及日常统计工作的需要提供了保障。

其中，分站103是此煤矿井下人员动态监控系统的核心，它也是传输系统的关键设施，各种数据都要通过它与总站101进行通讯。然而，现有技术中的分站103需要总站101定制一个专门应用程序来控制其传输信号，而供应商一般不会提供一个开放式的应用程序，所以在选取分站103时往往使系统局限在同一供应商的产品，缺乏兼容性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种井下监控基站，以解决现有技术中井下监控基站兼容性差的问题。

本实用新型提出一种井下监控基站，包括用以将监测到的井下各种环境状态的模拟信号转换为数字信号的转换电路、用以对无线数据收发机进行双向通讯的无线通讯模块、用以对数字信号进行采集的单片机、用以控制井下监控基站与其它设备进行信号通讯、调度、程序执行的神经元芯片以及用以将井下监控基站连接至LonWorks总线的LonWorks通信接口。神经元芯片分别与LonWorks通信接口及单片机相连。

依照本实用新型较佳实施例所述的井下监控基站，其还包括用以显示单片机所采集的环境状况的显示电路，此显示电路连接至单片机。

依照本实用新型较佳实施例所述的井下监控基站，其还包括用以存储井下环境状况数据的存储器，此存储器连接至单片机。

依照本实用新型较佳实施例所述的井下监控基站，其还包括用以与井下收发机进行无线通讯的无线通讯模块，其连接至单片机。

依照本实用新型较佳实施例所述的井下监控基站，单片机为51单片机。

本实用新型将LonWorks技术运用到现有的井下监控基站中，使基站与地面监控中心具有数据传输速度快、距离长、组网方便、传输可靠的特点。并且在井下监控基站中采用LonWorks技术后，只要基站满足采用LonTalk通讯协议以及具有LonWorks通讯接口，便可以实现与系统中其它设备的互操作，具有较强的兼容性，在选用井下监控基站时不会局限在同一供应商的产品。

附图说明

图1为国家专利局专利号为03208935.x的实用新型的一种煤矿井下人员动态监控系统结构图；

图2为本实用新型实施例的一种井下监控基站结构图；

图3为本实用新型实施例的另一种井下监控基站结构图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本实用新型。

本实用新型将LonWorks技术引入到井下监控基站，LonWorks技术是美国Echelon公司于1990年12月推出的一种现场总线技术。LonWorks现场总线的通讯速度是传统总线的2至5倍，且LonWorks现场总线的通信协议是符合国际标准化组织(ISO)定义的开放互连(OSI)模型，任何制造商的产品接入LonWorks现场总线后都可以实现互操作，其可用任何媒介进行通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外线等，因此LonWorks技术在国际和国内都得到越来越广泛的应用。

请参见图2，其为本实用新型实施例的一种井下监控基站结构图。此井下监控基站包括用以对无线数据收发机进行双向通讯的无线通讯模块205、用以对信号进行处理的单片机207、用以控制井下监控基站201与其它设备进行信号通讯的神经元芯片209以及用以将井下监控基站201连接至LonWorks总线的LonWorks通信接口211。其中，神经元芯片209分别与单片机207及LonWorks通信接口211相连。

此井下监控基站通过无线通讯模块205与收发机间进行射频无线双向通讯。在井下的移动目标上设置复数个收发机，收发机将移动目标的状态数据发送至无线通讯模块205，无线通讯模块205将状态信息输入单片机307进行处理。神经元芯片309控制将单片机307所处理过的移动目标的状态数据通过LonWorks通信接口211传输到LonWorks总线上，并最终传输到地面监控中心上，地面控制中心接收到移动目标的位置及状态数据后，经过系统的运算、分析、判断，来确定移动目标精确位置。

基站接收并执行地面控制中心发送的控制命令。当矿井内的环境参数不符合作业标准时，监控中心可以通过基站向收发机发送报警信号，收发机启动报警装置，以多种声、光等报警方式主动通知井下人员撤离；当井下人员在危急时刻可以通过收发机发送紧急求助信号，无线通讯模块205将紧急求助信号输入单片机307进行处理，神经元芯片309控制将单片机307所处理过的紧急求助信号通过LonWorks通信接口211传输到LonWorks总线上，并最终传输到地面监控中心上，可以大大减小矿井内发生事故的几率。

请参见图3，其为本实用新型实施例的另一种井下监控基站结构图。

此井下监控基站301外接传感器，其包括用以将传感器所监测的模拟信号转换为数字信号的转换电路313、用以对数字信号进行采集的单片机307、用以控制井下监控基站301与其它设备进行信号通讯的神经元芯片309、用以将井下监控基站301连接至LonWorks总线的LonWorks通信接口311、用以显示单片机307所采集的环境状况的显示电路303、用以存储井下环境状况数据的存储器305以及与收发机进行双向通讯的无线通讯模块205。其中，单片机307可以为51单片机。神经元芯片309分别与单片机307及LonWorks通信接口311相连。无线通讯模块205、显示电路303、存储器305、转换电路313，分别连接至单片机307。传感器203与转换电路313相连。

井下监控基站301可以外接一个或多个传感器，井下监控基站301由隔爆兼本安型电源供电。在此井下监控基站301工作时，以手工跳线的方式对挂接在其各输入通道上的传感器类型进行设置。根据传感器的设置自动将传感器内部的模拟开关切换到相应的转换电路313上，并将由各输入端口得到的井下环境状态等模拟信号转换成相应的数字信号，并将转换电路313得到的数字信号输入单片机307进行处理。神经元芯片309控制将单片机307所处理过的井下环境状态数据通过LonWorks通信接口211传输到LonWorks总线上，并最终传输到地面监控中心上，使采集到的井下环境状态数据，在经过系统的运算、分析、判断后，即可得出井下环境状态等被监控对象的信息。单片机307可以随时把采集到的井下环境状态数据的大小、各设备工作状态、信号传输线故障状态等信息转换为与之相对应的显示代码，并送入显示电路303，就地显示被测参数的实时值。当井下人员或移动目标处设置有无线收发机时，可以通过井下监控基站301中的无线通讯模块205与井下监控基站301进行双向通讯。存储器203用以存放单片机307采集到的环境状态等数据以及无线通讯模块205接收到的数据，存储器203可以采用当前最先进的铁电存储技术，使数据在掉电后不丢失，并且无擦写次数的限制。存储器203可以采用循环存储方式，如实时数据每1分钟存储1次，存储周期为2小时，存储满以后，存储指针回到初始位置继续存储，这样将覆盖两小时前的最后一组数据，以此循环下去。

基站通过LonWorks现场总线将监测到的各种环境数据与井下移动目标的位置及状态数据发送至地面控制中心，基站接收并执行地面控制中心发送的各种控制命令。

本实用新型将LonWorks技术运用到现有的井下监控基站中，使基站与地面监控中心具有数据传输速度快、距离长、组网方便、传输可靠的特点。并且在井下监控基站中采用LonWorks技术后，只要基站满足采用LonTalk通讯协议以及具有LonWorks通讯接口，便可以实现与系统中其它设备的互操作，具有较强的兼容性，在选用井下监控基站时不会局限于同一供应商的产品，使使用者增加了更多的选择渠道，从而在降低了投资风险的同时也可以适应快速发展的信息技术的变化。另外，也因采用了LonWorks技术，使井下监控基站具备了扩展能力，使增加或减少井下监控基站时对整个井下监控系统不产生影响。综上所述，本实用新型功能齐全，安全性高，具备兼容性、可扩展性强等优点，有较高的实用价值。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1、一种井下监控基站，包括用以将监测到的井下各种环境状态的模拟信号转换为数字信号的一转换电路以及用以对数字信号进行处理的一单片机，其特征在于，该井下监控基站还包括用以控制该基站与其他设备进行信号通讯、调度、程序执行的神经元芯片以及用以将井下监控基站连接至LonWorks总线的LonWorks通信接口，该神经元芯片分别与LonWorks通信接口及单片机相连。

2、如权利要求1所述的井下监控基站，其特征在于，该井下监控基站还包括用以显示该单片机所采集的环境状况的一显示电路，其连接至该单片机。

3、如权利要求1所述的井下监控基站，其特征在于，该井下监控基站还包括用以存储井下环境状况数据的一存储器，其连接至该单片机。

4、如权利要求1所述的井下监控基站，其特征在于，该井下监控基站还包括用以与井下收发机进行无线双向通讯的一无线通讯模块，其连接至该单片机。

5、如权利要求1所述的井下监控基站，其特征在于，该单片机为51单片机。

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