基于物联网的智慧矿山数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统，包括：采集模块，用于基于无线传感器组网采集矿山数据；传输模块，与所述采集模块连接，用于通过以太无源光网络进行数据的传输；接口模块，与所述传输模块连接，用于基于若干个通信协议传输所述矿山数据；处理模块，与所述接口模块连接，用于基于FPGA芯片将所述通信协议进行汇总处理并上传到云端服务器。本发明专利技术采用FPGA处理模块，能够同时处理所述以太网总线接口单元的数据、CAN总线接口单元的数据、USB总线接口单元的数据、串口接口单元的数据，且各数据之间互不干扰，进一步提高系统数据的采集效率。据的采集效率。据的采集效率。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的智慧矿山数据采集系统


[0001]本专利技术属于矿山智能传感和通信
，特别是涉及一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统。

技术介绍

[0002]矿山地质环境监测系统能够实时准确的对矿山地形变、地面塌陷、地裂缝、地下水等进行监测，指导人们的矿山开采及矿山灾难的应急预案工作。需要通过采集仪器进行现场数据的收集，传统的矿山地质环境数据调查是用户现场勘察，需要携带相机、GPS、绘图工具，手工纪录各种测量信息，再通过电脑录入到系统并上传到云服务器，费时耗力，容易出错。目前通过专业装置或者仪器进行现场数据采集，在现场不具备信号传输的条件下，致使监测工作因受技术手段的制约，系统不能在信号弱、环境恶劣的野外数据采集现场实现数据的查看与录入，无法实现数据的离线应用。
[0003]目前，普通的数据采集系统通过有线或无线的数据通等信方式实现了数据的实时集抄，但是现有技术的信息传输往往是每个数据采集传感器均与数据采集分站进行连接，形成多个数据采集传感器对应一个数据采集分站的信息传输方式，该种信息传输方式没有充分利用网络资源，网络负载大，系统内供电设备能量消耗大，影响电池使用时长，通信性能差，网络震荡明显，建立和维护开销大。因此，需要一种数据采集系统实现数据的采集和在线传输。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统，包括：
[0006]采集模块，用于基于无线传感器组网采集矿山数据；
[0007]传输模块，与所述采集模块连接，用于通过以太无源光网络进行数据的传输；
[0008]接口模块，与所述传输模块连接，用于基于若干个通信协议传输所述矿山数据；
[0009]处理模块，与所述接口模块连接，用于基于FPGA芯片将所述通信协议进行汇总处理并上传到云端服务器。
[0010]优选的，所述无线传感器组网包括：
[0011]数据采集传感器，用于采集矿山数据生成传感器节点数据；
[0012]无线路由器，用于将所述传感器节点数据上传到数据传输终端；
[0013]数据传输终端，用于接收所述传感器节点数据并传输到处理模块。
[0014]优选的，所述数据采集传感器包括综采支架数字压力计、钻孔应力传感器、围岩移动传感器、锚杆索应力传感器、温度传感器和湿度传感器。
[0015]优选的，所述无线路由器的微控制单元采用ZigBee无线收发芯片或LoRa无线收发芯片。
[0016]优选的，所述以太网无源光网络将以太网和PON技术相结合，采用点到多点结构、无源光纤传输，在物理层采用PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
[0017]优选的，所述接口模块包括：
[0018]以太网接口单元：用于通过以太网接口接收遵守TCP/IP协议的矿山数据；
[0019]CAN总线接口单元，用于通过CAN总线接口接收遵守CAN协议的矿山数据；
[0020]串口接口单元，用于通过串口接口接收遵守串口通信协议协议的矿山数据；
[0021]USB总线接口单元，用于通过USB总线接口接收遵守USB网络协议协议的矿山数据。
[0022]优选的，所述处理模块包括：
[0023]第一处理单元，用于接收符合TCP/IP协议、CAN协议、串口通信协议、USB网络协议的矿山数据，并将所述矿山数据的协议类型汇总转化为OPCUA协议，上传到云端服务器；
[0024]第二处理单元，用于将所述OPCUA协议转化为目标协议，通过对应的接口单元传输到对应的现场设备，对所述现场设备进行统一管理。
[0025]优选的，所述FPGA芯片包括去耦电容，用于调制芯片工作的稳定性。
[0026]本专利技术的技术效果为：
[0027](1)本专利技术能够采集TCP/IP协议，CAN协议、USB网络协议和串口通信协议，数据采集效率高，同时以太网总线接口单元、CAN总线接口单元、USB总线接口单元、串口接口单元均与FPGA处理模块连接，有利于实现各模块信息的共享，提高信息的传输效率，并且本专利技术采用FPGA处理模块，能够同时处理以太网总线接口单元的数据、CAN总线接口单元的数据、USB总线接口单元的数据、串口接口单元的数据，且各数据之间互不干扰，进一步提高系统数据的采集效率。
[0028](2)本专利技术采用无线传感器组网模式进行采集。无线路由器的无线收发芯片为zigbee无线芯片或者LoRa无线芯片，两者均可实现自组网模式进行数据采集，以低功耗、低成本、远距离的无线射频收发技术以应对复杂多变的矿区环境。使用两种网络制式的无线装置进行采集，可以使得系统具有良好的通用性。
附图说明
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0030]图1为本专利技术实施例中的智慧矿山数据采集系统示意图。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0032]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0033]实施例一
[0034]如图1所示，本实施例中提供一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统，包括：
[0035]采集模块，基于无线传感器组网采集矿山数据；其中，无线传感器组网包括：数据采集传感器，采集矿山数据生成传感器节点数据；无线路由器，将所述传感器节点数据上传到数据传输终端；数据传输终端，接收传感器节点数据并传输到处理模块。
[0036]可实施的，数据采集传感器内设可定时的实时时钟RTC模块。实时时钟RTC模块可以用于触发唤醒传感器进行采样，同时可以配合时间同步指令进行各个传感器的时间信息同步校正，达到精准同步。进一步的，数据采集传感器内置可记录采集数据的存储卡。在网络出现异常时，存储卡可记录数据采集传感器的采集数据，用于保证数据的完整不丢失。进一步的，数据采集传感器包括综采支架数字压力计、钻孔应力传感器、围岩移动传感器、锚杆索应力传感器、温度传感器和湿度传感器。设置多个传感器进行信息采集，可以方便对矿山各项数据进行采集，提高数据采样量。
[0037]可实施的，无线路由器的数量根据矿山现场采集数据的需要设置，无线路由器与数据传输终端通过无线通信，数据传输终端作为主站，各无线路由器作为从站，组成无线局域网络。本实施例装置中可以根据无线路由器的传输距离设置无线路由器的数量，例如无线路由的传输距离为80m，则每80m或者小于80m设置一个无线路由器，直到能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智慧矿山数据采集系统，其特征在于，包括：采集模块，用于基于无线传感器组网采集矿山数据；传输模块，与所述采集模块连接，用于通过以太无源光网络进行数据的传输；接口模块，与所述传输模块连接，用于基于若干个通信协议传输所述矿山数据；处理模块，与所述接口模块连接，用于基于FPGA芯片将所述通信协议进行汇总处理并上传到云端服务器。2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧矿山数据采集系统，其特征在于，所述无线传感器组网包括：数据采集传感器，用于基于若干个传感器节点采集矿山数据；无线路由器，用于将所述传感器节点数据上传到数据传输终端；数据传输终端，用于接收所述传感器节点数据并传输到处理模块。3.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧矿山数据采集系统，其特征在于，所述数据采集传感器包括数字压力计、钻孔应力传感器、围岩移动传感器、锚杆索应力传感器、温度传感器和湿度传感器。4.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧矿山数据采集系统，其特征在于，所述无线路由器的微控制单元采用ZigBee无线收发芯片或LoRa无线收发芯片。5.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧矿山数据采集系统，其特征在于，所述以太网无源...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丹，
申请(专利权)人：威海职业学院威海市技术学院，
类型：发明
国别省市：