專利名稱：基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控領域，具體為一種基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
水是生命的搖籃，也是人類一切經(jīng)濟活動的命脈。在煤礦的生產(chǎn)中，水時時刻刻都在發(fā)揮著作用。抽風機，鼓風機，以及其它電機的冷卻水，礦區(qū)居民生活用水，井下的噴霧噴水等。而我國是產(chǎn)煤大國，煤炭產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的36. 5%，煤炭也是我國的主要能源，占我國一次性能源消費組成中的70%，為了滿足水源井在煤礦生產(chǎn)中和人們的生活中作用，合理有效的利用水資源是十分必要和重要的。近幾年，煤礦缺水現(xiàn)象日益嚴重，究其一部分原因是沒有對水源進行合理的分配 與有效的利用。各個水源井所在的地理位置存在著差異，水源井水位恢復在時間和季節(jié)上也存在著重大差異。同時水源井主泵的電機深入井下，且要頻繁的起停，很多煤礦水源井電機和管道由于其內(nèi)在的原因(如產(chǎn)品質(zhì)量低劣，年久失修等)，再加上煤礦整合，把一些年產(chǎn)量低的老礦區(qū)合并成一個大的煤礦，有的一個煤礦礦區(qū)都有多個水源井，以至于很難把各個水井的水位情況和變化情況準確及時地傳送到調(diào)度中心。通常情況下，一個礦區(qū)有若干個水源井供水，這些水源井分布在礦區(qū)的不同的地點。水源的統(tǒng)一調(diào)度與監(jiān)控是生產(chǎn)和生活正常進行的重要保證。由于蓄水池、水源井都在地面以下，無論是蓄水池水位還是水源井中的水位，觀測起來都多有不便，無法分析出具體該從哪個水源井調(diào)度水資源。更重要的是，水源井的水泵若出現(xiàn)故障，將直接影響礦區(qū)的生產(chǎn)和生活用水。若各個水源井以及蓄水池都配備專職值守的人員，則浪費了人力和資金。綜上所述，采用無線網(wǎng)絡對水源井參數(shù)進行集中監(jiān)控，不僅可以節(jié)省人力、物力，還可以對礦區(qū)水資源進行有效的管理?；跓o線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)可以對煤礦水源井實施更加實時有效的協(xié)同管理和控制，提高煤礦安全信息的感知能力，為構建煤礦安全動態(tài)的信息感知與處理平臺打下基礎。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)煤礦水源井的無人值守。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，包括有一個監(jiān)控主站、無線通信模塊和位于水源井附近的多個測控分站，其特征在于所述監(jiān)控主站包括顯示模塊、存儲模塊，所述監(jiān)控主站通過通信接口與無線通信模塊通信；所述測控分站以單片機為核心，所述測控分站還包括有流量傳感器、交流接觸器、電流互感器、中間繼電器，所述流量傳感器、中間繼電器與單片機控制連接，所述單片機通過通信接口與無線通信模塊通信；從電網(wǎng)獲得的三相電經(jīng)隔離開關、交流接觸器的常開觸點一、過熱保護器接入電機，所述三相電的三相進線串接電流互感器后再分別連接變換電路后接入單片機內(nèi)部集成的A/D轉換器的三個輸入通道，所述三相電經(jīng)變壓器降壓后引出火線和零線，所述交流互感器與過熱保護器的常閉結點一連接后接入火線，所述交流接觸器還連接轉換開關，所述轉換開關的一個結點連接中間繼電器的常開結點后接入零線，所述轉換開關的另一個結點連接交流接觸器的常開觸點二、常閉停止開關后接入零線，所述交流接觸器的常開觸點二還并聯(lián)一個常開啟動開關；所述單片機還連接有過熱保護器的常閉結點二、交流接觸器的輔助結點。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信模塊是數(shù)傳電臺ND250A。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述單片機為AVR公司的ATMEGA128單片機。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述流量傳感器是一體式電磁流量計LDE-80。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述變換電路包括有運算放大器、RC低通濾波器。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的通信接口為RS-232 接口。所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的變壓器為380V/ 220V的變壓器。本實用新型的工作原理是本實用新型由監(jiān)控主站和測控分站組成，測控分站以AVR公司的ATMEGA128單片機為核心，結合數(shù)傳電臺構成無線通信系統(tǒng)，結合流量傳感器實現(xiàn)水源井的流量測量，結合交流接觸器和電流互感器實現(xiàn)電機的啟?？刂坪碗娏鞅O(jiān)測。各測控分站通過無線網(wǎng)絡將檢測數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控主站，同時測控分站可接收監(jiān)控主站的控制命令，實現(xiàn)電機的啟動、停止操作，每個測控分站具有就地控制和遠程控制功能，由轉換開關進行切換。監(jiān)控主站作為監(jiān)控中心，負責接收分站傳送的監(jiān)控數(shù)據(jù)，進行顯示、存儲、分析處理等工作，實時顯示水源井的狀態(tài)畫面和電機的運行狀態(tài)畫面，也可以反向傳送各種指令到測控分站，進行現(xiàn)場監(jiān)控設備。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在本實用新型采用無線集中監(jiān)控技術，簡單實用，可實現(xiàn)水源井的無人值守，提高礦區(qū)的水資源利用率，具有實用價值，為感知礦山的實現(xiàn)奠定基礎。
圖I為本實用新型的原理框圖。圖2為本實用新型的測控分站的原理框圖。圖3為本實用新型的單片機ATMEGA128的最小系統(tǒng)電路。圖4為本實用新型的三相電流變換電路。圖5為本實用新型的單片機ATMEGA128的外圍電路。
具體實施方式
如圖1-2所示，基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，包括有一個監(jiān)控主站I、無線通信模塊3和位于水源井附近的多個測控分站2，所述監(jiān)控主站I包括顯示模塊、存儲模塊，所述監(jiān)控主站I通過通信接口 11與無線通信模塊3通信；所述測控分站2以單片機4為核心，所述測控分站2還包括有流量傳感器5、交流接觸器7、電流互感器、中間繼電器6，所述流量傳感器5、中間繼電器6與單片機4控制連接，所述單片機4通過通信接口 11與無線通信模塊3通信；從電網(wǎng)獲得的三相電經(jīng)隔離開關8、交流接觸器的常開觸點一 7-1、過熱保護器10接入電機，所述三相電的三相進線串接電流互感器后再分別連接變換電路9后接入單片機4內(nèi)部集成的A/D轉換器的三個輸入通道，所述三相電經(jīng)變壓器12降壓后引出火線16和零線17，所述交流互感器7與過熱保護器10的常閉結點一連接后接入火線16，所述交流接觸器7還連接轉換開關13，所述轉換開關13的一個結點連接中間繼電器的常開結點6-1后接入零線17，所述轉換開關13的另一個結點連接交流接觸器的常開觸點二7-2、常閉停止開關15后接入零線17，所述交流接觸器的常開觸點二 7-2還并聯(lián)一個常開啟動開關14 ;所述單片機4還連接有過熱保護器的常閉結點二 10-2、交流接觸器的輔助結點7-3。所述無線通信模塊3是數(shù)傳電臺ND250A。所述單片機4為AVR公司的ATMEGA128單片機。所述流量傳感器5是一體式電磁流量計LDE-80。所述變換電路9包括有運算放大器、RC低通濾波器。所述的通信接口 11為RS-232接口。所述的變壓器12為380V/ 220V的變壓器。電機正常工作時，過熱保護器FR的常閉觸點FR-I是閉合的，當長時間嚴重過載時，主回路電流增大，F(xiàn)R將使FR-I斷開，切斷交流接觸器的控制回路，KM-I斷開，電機停止工作，實現(xiàn)過熱保護。就地控制模式下，由常開啟動開關SB1、常閉停止開關SB2和交流繼電器KM的輔助常開觸點KM-2實現(xiàn)電機的啟停控制，由SBl與KM-2實現(xiàn)電機的自保持控制。遠程控制模式下，由單片機ATMEGA128驅(qū)動中間繼電器KA間接控制交流接觸器KM的線圈回路完成。三相電流經(jīng)電流互感器變換為0-5V的電壓信號，經(jīng)單片機ATMEGA128內(nèi)部集成A/D轉換器進行A/D轉換，可以采集相電流，對電機的電流進行監(jiān)視，可對電機實現(xiàn)過載、短路保護。利用A/D轉換器可以采集流量計輸出的模擬信號，對水源井的水流量進行監(jiān)控。單片機ATMEGA128通過接觸器的輔助觸點KM-5可對接觸器的工作狀態(tài)進行檢測如圖3所示，本實施例中ATMEGA128最小系統(tǒng)電路，由JTAG下載接口、復位電路、時鐘電路和A/D外部參考電壓電路組成。所述復位電路由R7、R8、Kl和C3構成，提供外部上電復位和手動復位兩種方式。所述時鐘電路由無源晶振Xl提供11. 0592MHZ的時鐘信號。所述A/D外部參考電壓電路由LM317構成三端可調(diào)穩(wěn)壓電路，為ATMEGA128內(nèi)部提供5V的直流參考電壓。如圖4所示，本實施例中三相電流變換電路，三相電流變換電路結構相同，分別由運算放大器LM258構成精密全波整流電路，實現(xiàn)交流信號到直流的變換，然后經(jīng)過RC低通濾波器濾波后接入A/D輸入端口。其中A相電流接入ATMEGA128的ADO通道，B相電流接入ATMEGA128的ADl通道，C相電流接入ATMEGA128的AD2通道。如圖5所示，本實施例中ATMEGA128外圍電路，由中間繼電器KA驅(qū)動電路、流量檢測電路、RS232串口通信電路。所述中間繼電器KA驅(qū)動電路由ATMEGA128的IO 口 PGO控制三極管9013，實現(xiàn)KA的線圈驅(qū)動，驅(qū)動電壓采用直流12V，KA對外提供兩組常開、常閉觸點。所述流量檢測電路由一體式電磁流量計LDE-80和SMI系列信號隔離器變換器SMIA1-P1-04構成，流量計LDE-80輸出直流電流信號4 20mA，經(jīng)SMIA1-P1-04變換為O 5V電壓模擬量，由單片機A/D 口 AD3輸入進行采樣。所述RS232串口通信電路由MAX232實現(xiàn)TTL電平到232電平轉換，無線通信模塊ND250A通過RS232串口與ATMEGA128進行通信。所述站地址設置電路由4位撥碼開關的不同組合實現(xiàn)?！?br>
權利要求1.一種基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，包括有一個監(jiān)控主站、無線通信模塊和位于水源井附近的多個測控分站，其特征在于所述監(jiān)控主站包括顯示模塊、存儲模塊，所述監(jiān)控主站通過通信接口與無線通信模塊通信；所述測控分站以單片機為核心，所述測控分站還包括有流量傳感器、交流接觸器、電流互感器、中間繼電器，所述流量傳感器、中間繼電器與單片機控制連接，所述單片機通過通信接口與無線通信模塊通信；從電網(wǎng)獲得的三相電經(jīng)隔離開關、交流接觸器的常開觸點一、過熱保護器接入電機，所述三相電的三相進線串接電流互感器后再分別連接變換電路后接入單片機內(nèi)部集成的A/D轉換器的三個輸入通道，所述三相電經(jīng)變壓器降壓后引出火線和零線，所述交流互感器與過熱保護器的常閉結點一連接后接入火線，所述交流接觸器還連接轉換開關，所述轉換開關的一個結點連接中間繼電器的常開結點后接入零線，所述轉換開關的另一個結點連接交流接觸器的常開觸點二、常閉停止開關后接入零線，所述交流接觸器的常開觸點二還并聯(lián)一個常開啟動開關；所述單片機還連接有過熱保護器的常閉結點二、交流接觸器的輔助結點。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信模塊是數(shù)傳電臺ND250A。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述單片機為AVR公司的ATMEGA128單片機。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述流量傳感器是一體式電磁流量計LDE-80。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述變換電路包括有運算放大器、RC低通濾波器。
6.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的通信接口為RS-232接口。
7.根據(jù)權利要求I所述的基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的變壓器為380V/ 220V的變壓器。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線網(wǎng)絡的礦山水源井群監(jiān)控系統(tǒng)，包括有一個監(jiān)控主站、多個測控分站，測控分站以單片機為核心，結合數(shù)傳電臺構成無線通信系統(tǒng)，結合流量傳感器實現(xiàn)水源井的流量測量，結合交流接觸器和電流互感器實現(xiàn)電機的啟?？刂坪碗娏鞅O(jiān)測；各測控分站通過無線網(wǎng)絡將檢測數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控主站；監(jiān)控主站負責接收分站傳送的監(jiān)控數(shù)據(jù)，進行顯示、存儲、分析處理等工作，實時顯示水源井的狀態(tài)畫面和電機的運行狀態(tài)畫面，也可以反向傳送各種指令到測控分站，進行現(xiàn)場監(jiān)控設備。本實用新型采用無線集中監(jiān)控技術，簡單實用，可實現(xiàn)水源井的無人值守，提高礦區(qū)的水資源利用率，具有實用價值，為感知礦山的實現(xiàn)奠定基礎。
文檔編號G05B19/418GK202512414SQ20112050415
公開日2012年10月31日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者凌六一, 唐超禮, 徐善永, 曲立國, 黃友銳 申請人:安徽理工大學