一种基于网络的井下隔爆电源监控系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络的井下隔爆电源监控方法及其系统，包括多个智能隔爆电源节点、多个分布式普通电源、多个电源参数采集器、多个带中继功能的管理节点、多个无线管理节点、多个CAN管理节点、多个通讯网关、多个矿用光纤环网交换机、矿用以太网交换机、地面监控计算机、UPS电源；各设备间可通过以太网、CAN总线和ZigBee无线通信灵活的组成三级分布式网络，实时监控井下电源的运行状态，更好地保障井下设备的供电安全，降低安全事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
—种基于网络的井下隔爆电源监控系统及其方法
本专利技术涉及一种井下隔爆电源的管理技术，特别是涉及。
技术介绍
隔爆电源是煤矿井下的重要电气设备，它的安全运行是现代化煤矿其它井下各类电气设备稳定、安全、高效率、高质量运转的保证。然而，由于井下复杂的地质条件和恶劣的工作环境，电源设备极易出现各种故障，为保证安全生产，需要对煤矿井下的电源的电流，电压、温升、备用电池容量及动态运行状况进行实时监测，及时反馈电源设备的状态，而一旦出现紧急情况，更需要能够及时对故障电源发生位置进行定位，快速进行相关维护操作，以降低安全事故发生的隐患，使电源及相关电气设备更快恢复到正常工作状态。但是，由于井下电源设备数量大、种类多、独立性强、分布较散，目前在电源管理上基本上仍采用人工管理方式，工人通过定期对电源巡检，来获取电源运行状态，状态数据的时滞性较大，巡检周期过长，不能实时掌握电源的工作状态，一旦电源工作出现异常，故障点的鉴别和定位较难，直接影响了相关联设备的运行。因此，如何对井下电源运行数据进行检测，并通过网络将各分布式电源连接起来，通过远程监控的方式对电源进行监管是未来井下电源安全管理技术发展的重要方 向。专利ZL200310113505.0公开了一种采用主从工作方式，多层分布式结构设计的井下电网安全运行监控系统及方法，它通过井上中心站、与中心站相连的主站、与主站相连的η个井下分站和与每一个井下分站相连的若干个电脑综合保护监控器实现在地面上通过人机对话，对井下电网安全运行的各种参数的实时监视和智能控制。该专利所述方法提供了一种多级管理与通讯技术，但其采用ΜΑΧ485、ΜΑΧ232通讯方式，组网困难，监控区域小，且其主要针对井下电网馈电设备应用，不适用于更广泛分布的井下各种隔爆电源的监控。专利ZL200610032358.8公开了一种本安型矿用井下供电监测报警系统，包括本安电源电路、主控电路、光电隔离电路、报警显示电路、键盘、实时时钟、存储器、通信电路、光电隔离器、继电器、报警器。该专利实现了多通道、高精度、操作使用方便快捷的实用目的，但其方法仅适用于现场级的监测，没有形成对分布式电源进行总体监控的系统，应用的范围较窄，监控效果低。总体来说，目前对井下分布式隔爆电源的运行状态进行实时远程监控的方法和实例极为少见，井下电源的监测方法和数据传输方式尚有待提高，以适用矿井安全生产的要求。
技术实现思路
为了解决煤矿井下隔爆电源监控方法落后、井下布线复杂、电源维护和定位困难等问题，本专利技术提供了一种基于网路的井下隔爆电源监控系统及其方法。本专利技术所述方法和系统结合当前井下网络结构特点，采用多种网络通讯模式，组网灵活，数据通讯速率高，稳定性和安全性高。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是:一种基于网络的井下隔爆电源监控系统，包括多个智能隔爆电源节点、多个分布式普通电源、多个电源参数采集器、多个带中继功能的管理节点、多个无线管理节点、多个CAN管理节点、多个通讯网关、多个矿用光纤环网交换机、矿用以太网交换机、地面监控计算机、UPS电源，每个智能隔爆电源节点与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个分布式普通电源通过电源参数采集器与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个CAN管理节点或无线管理节点与通讯网关相连，每个通讯网关与矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机相连，矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机与地面监控计算机相连。所述智能隔爆电源节点与CAN管理节点连接的方式是CAN总线，所述智能隔爆电源节点与无线管理节点连接的方式是基于ZigBee协议的无线通讯。所述分布式普通电源自身无工作状态检测功能或通讯接口，需要由所述的电源参数采集器对所述分布式普通电源的相关工作状态数据进行采集并传输，所述电源参数采集器与CAN管理节点连接的方式是CAN总线，所述电源参数采集器与无线管理节点连接的方式是基于ZigBee协议的无线通讯。所述CAN管理节点与通讯网关的连接方式为CAN总线，所述无线管理节点与通讯网关的连接方式为CAN总线或基于ZigBee协议的无线通讯。所述通讯网关与矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机连接的方式为以太网。所述智能隔爆电源节点由单片机、与单片机相连的CAN通讯模块和ZigBee通讯模块、工作状态检测单元和本安保护输出单元构成、与工作状态检测单元相连的蓄电池充放电单元和交/直流变换单元；其中，所述蓄电池充放电单元和交/直流变换单元又与本安保护输出单元相连。所述工作状态检测单元采集的信息包括输入输出电压和电流、蓄电池电压和电源工作环境温度，并将数据传递给单片机；所述单片机将电源工作状态数据通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块传递出去，并接收上层系统传递来的控制信息。所述电源参数采集器用于采集分布式普通电源的部分参数，由单片机、与单片机相连的工作状态检测单元、CAN通讯模块和ZigBee通讯模块组成。工作时，电网交流电源先接入电源参数采集器，再由电源参数采集器无变换的输出至分布式普通电源，分布式普通电源输出的直流电先接入电源参数采集器，再由电源参数采集器无变换的输出至各用电设备；在电源参数采集器内，通过工作状态检测单元非接触测量分布式普通电源的输入输出电压和电流，并将数据传递给单片机；所述单片机将电源工作状态数据通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块传递出去，并接收上层系统传递来的控制信息，控制本安保护输出单元的工作状态。所述无线管理节点由单片机、与单片机相连的ZigBee通讯模块、CAN通讯模块和存储器组成，所述单片机通过ZigBee通讯模块以较小的周期不断轮询与无线管理节点相连的各智能隔爆电源节点或各电源参数采集器，获取各电源的工作状态数据，并进行数据融合，融合后的各电源工作状态数据存储于所述存储器内，并定时将数据通过CAN通讯模块传递到上层系统；同时，所述无线管理节点通过CAN通讯模块接收上层系统传递来的控制信息，再通过ZigBee通讯模块传递给各目标电源。所述CAN管理节点由单片机、与单片机相连的1#CAN通讯模块、2#CAN通讯模块和存储器组成，所述单片机内部包含至少两个独立的CAN通讯管理器。所述单片机通过1#CAN通讯模块以较小的周期不断轮询与CAN管理节点相连的各智能隔爆电源节点或各电源参数采集器，获取各电源的工作状态数据，并进行数据融合，融合后的各电源工作状态数据存储于所述存储器内，并定时将数据通过2#CAN通讯模块传递到上层系统；同时，通过2#CAN通讯模块接收上层系统传递来的控制信息，再通过1#CAN通讯模块传递给各目标电源。所述通讯网关由单片机、与单片机相连的CAN通讯模块、ZigBee通讯模块、以太网通讯模块、与以太网通讯模块相连的以太网收发器和光纤收发器构成；所述单片机通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块接收各CAN管理节点或无线管理节点发送来的电源工作状态数据，并对数据进行协议转换，再通过所述以太网通讯模块传递给所连接的上级设备；同时，通过以太网通讯模块接收上级设备发来的控制信息，对数据进行协议转换后，通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块传递给下级接收设备。所述以太网通讯模块与上级设备相连的物理接口可以为由以太网收发器构成的电接口，也可为由光纤收发器构成的光通讯接□。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络的井下隔爆电源监控系统，包括多个智能隔爆电源节点、多个分布式普通电源、多个电源参数采集器、多个带中继功能的管理节点、多个无线管理节点、多个CAN管理节点、多个通讯网关、多个矿用光纤环网交换机、矿用以太网交换机、地面监控计算机、UPS电源，每个智能隔爆电源节点与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个分布式普通电源通过电源参数采集器与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个CAN管理节点或无线管理节点与通讯网关相连，每个通讯网关与矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机相连，矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机与地面监控计算机相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络的井下隔爆电源监控系统，包括多个智能隔爆电源节点、多个分布式普通电源、多个电源参数采集器、多个带中继功能的管理节点、多个无线管理节点、多个CAN管理节点、多个通讯网关、多个矿用光纤环网交换机、矿用以太网交换机、地面监控计算机、UPS电源，每个智能隔爆电源节点与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个分布式普通电源通过电源参数采集器与CAN管理节点或无线管理节点相连，每个CAN管理节点或无线管理节点与通讯网关相连，每个通讯网关与矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机相连，矿用光纤环网交换机或矿用以太网交换机与地面监控计算机相连。2.根据权利要求1，所述智能隔爆电源节点与CAN管理节点连接的方式是CAN总线，所述智能隔爆电源节点与无线管理节点连接的方式是基于ZigBee协议的无线通讯，所述电源参数采集器与CAN管理节点连接的方式是CAN总线，所述电源参数采集器与无线管理节点连接的方式是基于ZigBee协议的无线通讯，所述CAN管理节点与通讯网关的连接方式为CAN总线，所述无线管理节点与通讯网关的连接方式为CAN总线或基于ZigBee协议的无线通讯。3.根据权利要求1，所述智能隔爆电源节点由单片机、与单片机相连的CAN通讯模块和ZigBee通讯模块、工作状态检测单元和本安保护输出单元构成、与工作状态检测单元相连的蓄电池充放电单元和交/直流变换单元；其中，所述蓄电池充放电单元和交/直流变换单元又与本安保护输出单元相连；所述工作状态检测单元采集的信息包括输入输出电压和电流、蓄电池电压和电源工作环境温度，并将数据传递给单片机；所述单片机将电源工作状态数据通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块传递出去，并接收上层系统传递来的控制信息。4.根据权利要求1，所述电源参数采集器由单片机、与单片机相连的工作状态检测单元、CAN通讯模块和ZigBee通讯模块组成；工作时，电网交流电源先接入电源参数采集器，再由电源参数采集器无变换的输出至分布式普通电源，分布式普通电源输出的直流电先接入电源参数采集器，再由电源参数采集器无变换的输出至各用电设备；在电源参数采集器内，通过工作状态检测单元非接触测量分布式普通电源的输入输出电压和电流，并将数据传递给单片机；所述单片机将电源工作状态数据通过CAN通讯模块或ZigBee通讯模块传递出去，并接收上层系统传递来的控制信息，控制本安保护输出单元的工作状态。5.根据权利要求1，所述无线管理节点由单片机、与单片机相连的ZigBee通讯模块、CAN通讯模块和存储器组成，所述单片机通过ZigBee通讯模块以较小的周期不断轮询与无线管理节点相连的各智能隔爆电源节点或各电源参数采集器，获取各电源的工作状态数据，并进行数据融合，融合后的各电源工作状态数据存储于所述存储器内，并定时将数据通过CAN通讯模块传递到上层系统；同时，所述无线管理节点通过CAN通讯模块接收上层系统传递来的控制信息，再通过ZigBee通讯模块传递给各目标电源。6.根据权利要求1，所述CAN管理节点由单片机、与单片机相连的1#CAN通讯模块、2#CAN通讯模块和存储器组成，所述单片机内部包含至少两个独立的CAN通讯管理器；所述单片机通过1#CAN通讯模块以较小的周期不断轮询与CAN管理节点相连的各智能隔爆电源节点或各电源参数采集器，获取各电源的工作状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺超文，汪菊，侯立兵，唐翔，高明侠，宓国栋，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32