一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统技术方案

一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，在安全监测系统基础上与地面调度中心系统实现了互连，通过485转以太网模块转换，地面监控中心实现远程浏览综采工作面自动喷雾状态实时分布图，供生产调度中心和相关领导指挥决策，进一步提高煤矿井下喷雾系统精细化管理水平。该控制系统解决了某些应用中由于连接电缆带来的制约，并使得远距离传输成为可能。硬件上定义了统一的传感器接口，软件上引入了与现场应用相符合的逻辑机制，方便井工矿的实际应用。

An intelligent spray control system for fully mechanized working face based on wireless sensor

A fully mechanized face spray intelligent control system based on wireless sensor, based on the safety monitoring system and the dispatch center system to achieve the interconnection, conversion by 485 to Ethernet module, the ground monitoring center to realize the remote browsing of fully mechanized face automatic spray state real time distribution for production scheduling center and related leadership decision-making, further to improve the management level of the fine spray system in underground coal mine. The control system solves the constraints caused by the connection cable in some applications and makes it possible for the long distance transmission. The hardware defined on the sensor interface, the software on the introduction of the logical mechanism is consistent with the field application, the actual application of the convenience of mine.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统所属
本专利技术涉及一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
我国煤矿现主要以井工矿和露天煤矿为主，在安全方面井工矿执行标准要求比较高，现我国使用是防尘技术：基本是采取在工作面坚持湿式凿岩、冲洗岩帮、装岩洒水、放炮前后喷雾和个人防护措施；采煤工作面煤层注水，采煤机组内外喷雾洒水，主要运输巷道实行水幕净化，装载点洒水喷雾等措施，但这些综合防尘防治措施往往只治标，且浪费大量人力、防尘周期间隔短、不治本、不能有效阻止粉尘的积聚；因此，综采工作面基于无线传感器的智能喷雾控制系统的研究，有效提高了煤矿作业环境，保证了职工身体健康。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，在安全监测系统基础上与地面调度中心系统实现了互连，通过485转以太网模块转换，地面监控中心实现远程浏览综采工作面自动喷雾状态实时分布图，供生产调度中心和相关领导指挥决策，进一步提高煤矿井下喷雾系统精细化管理水平。本专利技术所采用的技术方案是。所述控制系统组成从物理结构上分成四个部分：无线传感器端、无线采集器端(分站)、主机和计算机端。四个部分紧密联系；四者的结合提供强大的喷雾调度功能，供现场需要进行设置，实现最优的喷雾降尘模式。所述喷雾主站采用双单片机工作，第一个单片机双串口STCI2CSA60S2负责对下行喷雾分站数据的采集，运行状态与设置显示，同时将下行数据存储到双口RAM中，第二个单片机STC11L16将双口RAM中下行数据采集向计算机传输。系统采用了64K的双口RAM以满足运行对下行数据的采集和上行数据的传送需求，采用485通讯总线通讯模式，一个主机多个从机结构。所述智能喷雾分站包括电源模块，RS485通讯模块、分站地址设置模块、采煤机尘源跟踪红外定位接收模块、LED照明模块、电动阀驱动控制模块，移架和放煤信号接收模块。通讯模块负责将喷雾控制主站的控制信号发送给其他控制器，通过RS485总线来实现。无线传感器采集液压支架放煤和移架信号，通过喷雾分站内无线采集器传送给移架和放煤接收模块，智能喷雾分站主控板接收到移架或放煤信号后，执行开启电动阀进行喷雾。所述接口芯片采用MAX1487E，该芯片工作电压5V，与单片机进行信号隔离电路设计，采用高速光藕H11L1芯片，通讯速率9600kbps。本专利技术的有益效果是：该控制系统解决了某些应用中由于连接电缆带来的制约，并使得远距离传输成为可能。硬件上定义了统一的传感器接口，软件上引入了与现场应用相符合的逻辑机制，方便井工矿的实际应用。附图说明图1是本专利技术的总体设计框图。图2是本专利技术的喷雾分站硬件功能框图。图3是本专利技术的无线传感器发射流程。图4是本专利技术的无线采集器接收流程。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，控制系统组成从物理结构上分成四个部分：无线传感器端、无线采集器端(分站)、主机和计算机端。四个部分紧密联系；四者的结合提供强大的喷雾调度功能，供现场需要进行设置，实现最优的喷雾降尘模式。喷雾主站采用双单片机工作，第一个单片机双串口STCI2CSA60S2负责对下行喷雾分站数据的采集，运行状态与设置显示，同时将下行数据存储到双口RAM中，第二个单片机STC11L16将双口RAM中下行数据采集向计算机传输。系统采用了64K的双口RAM以满足运行对下行数据的采集和上行数据的传送需求，采用485通讯总线通讯模式，一个主机多个从机结构。如图2，智能喷雾分站包括电源模块，RS485通讯模块、分站地址设置模块、采煤机尘源跟踪红外定位接收模块、LED照明模块、电动阀驱动控制模块，移架和放煤信号接收模块。通讯模块负责将喷雾控制主站的控制信号发送给其他控制器，通过RS485总线来实现。无线传感器采集液压支架放煤和移架信号，通过喷雾分站内无线采集器传送给移架和放煤接收模块，智能喷雾分站主控板接收到移架或放煤信号后，执行开启电动阀进行喷雾。接口芯片采用MAX1487E，该芯片工作电压5V，与单片机进行信号隔离电路设计，采用高速光藕H11L1芯片，通讯速率9600kbps。在应用中经常需用到十进制数据设定，现场需要随时更改设定值，使用BCD码盘较为合适。在智能喷雾系统中BCD码盘来设定智能喷雾分站地址，分站地址范围为0-99。如图3，电动阀驱动电路主要是单片机控制继电器实现电动阀开启与停止及故障检测。电池容量：12V/5OOmA电池的作用防止电动阀在断电状态下不能及时关闭。自动查询无线传感器移架或放煤动作信号个数，采集器采集到无线传感器信号后，提供给喷雾分站，分站控制板打开电动阀驱动电路打开电动阀进行喷雾。电路主要由拨码、LED显示、信号输出组成。无线采集器信号输出为两个空节点信号，分别为移架和放煤信号，通过单片机驱动继电器工作实现。综采工作面，作业空间狭小，不易进行大规模有线连接，液压支架移动过程中容易将电线拉断，因此设计使用无线的形式将液压支架(放煤、移架)动作信号通过无线模块发射出去，避免有线安装与维护量大的缺点。传感器主要由压力开关传感器、磁控开关传感器信号变换电路，信号放大电路，两个两位BCD码转换电路、无线SM40模块和STC单片机组成。对于压力开关、磁控开关传感器转换为电信号通过电路处理输出直接送至单片机，由单片机控制无线模块，将数据通过无线方式传输。传感器采用一次性能量型铿亚电池ER18505供电(能量型)；标称容量为3800mAh。铿亚电池优点如下：电池电压高、开路电压为3.65V,稳定温度适应范围广(-45-80摄氏度)、保持期长:常温状态年自放电率2%-3%。传感器在没有外部触发时，射频SM40模块不工作，只有外部中断信号触发时，单片机端口经软件处理使三极管基础极为低电平，三极管9012工作，集电极输出3.3V电压，无线模块得电，发射和接收无线信息，实现低功耗用电。传感器实际休眠工作电流小于10uA，实际发射电流小于等于20mA(持续时间2-3S)。如图4，基于无线传感器的智能喷雾控制系统的软件以固件的形式固化在各单片机内部Flash之中。该系统由多单片机系统组成，软件功能包括：无线传感器收发信号处理、无线采集器实时采集还原无线传感器采集到的压力与磁场信号及分站地址信息，传感器号等信号处理、人机交互以及与喷雾分站主站和计算机端之间的通信。喷雾主站与喷雾分站采取一主多从的控制方式。采集器一直处于轮询状态，传感器为中断主动发送模式。发送代码含有CRC校验，防止出错，数据发送完成后，单片机控制关掉模块供电，无线传感器进入低功耗休眠模式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，其特征是：所述控制系统组成从物理结构上分成无线传感器端、无线采集器端(分站)、主机和计算机端四个部分，四个部分紧密联系，四者的结合提供强大的喷雾调度功能，供现场需要进行设置，实现最优的喷雾降尘模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，其特征是：所述控制系统组成从物理结构上分成无线传感器端、无线采集器端(分站)、主机和计算机端四个部分，四个部分紧密联系，四者的结合提供强大的喷雾调度功能，供现场需要进行设置，实现最优的喷雾降尘模式。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器的综采工作面智能喷雾控制系统，其特征是：所述喷雾主站采用双单片机工作，第一个单片机双串口STCI2CSA60S2负责对下行喷雾分站数据的采集，运行状态与设置显示，同时将下行数据存储到双口RAM中，第二个单片机STC11L16将双口RAM中下行数据采集向计算机传输。3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器的综采工作面智能喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松华，
申请(专利权)人：胡松华，
类型：发明
国别省市：辽宁,21