【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿控制装备领域，涉及矿用边缘控制器及边缘控制方法。
技术介绍
1、煤矿作为我国主要的能源来源之一，其安全生产与运营效率对国家经济发展具有重要意义。近年来，随着智能矿山概念的提出，煤矿井下的采集与控制装备也在不断地进行技术更新。其中，矿用分站作为核心装备，其技术的优劣直接影响到整个煤矿的安全与生产效率。
2、矿用分站的主要功能包括采集传感数据、执行控制逻辑和上传地面中心站。具体而言，矿用分站通过现场总线与各类传感器相连，实时采集煤矿井下的各种环境参数，如瓦斯浓度、温度、湿度等。同时，矿用分站还负责执行控制逻辑，确保煤矿生产的安全与稳定。此外，矿用分站还需通过网络通信将采集到的数据上传至地面中心站，为管理人员提供决策依据。
3、随着智能矿山的不断构建，全矿井缺乏公共的信息传输通道；各系统应用程序是通过不同的应用私有协议与相关设备进行数据实时采集、分析、交叉控制和远程控制，不同系统间的数据融合是通过地面应用层软件来实现的，缺乏井下边缘侧的融合协同控制方法。从而导致无法满足煤矿现场应用需求，煤矿控制装备大部分按专业路线进行建设，硬件设备与业务应用不能解耦；现场总线采集速率慢，无法提升控制响应时间；传输制式兼容性差，无法构建统一传输控制网络，设备间缺乏高效互联互通，无法实现异构系统间信息高效可靠融合；多系统间时钟同步差，无法实现多系统间数据实时共享。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供矿用边缘控制器及边缘控制方法，解决全矿井缺乏公共的
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、矿用边缘控制器，包括控制器主机、总线采集模块、控制输出模块、控制反馈模块、交换模块、电力载波模块、无线模块、存储模块、边缘组合逻辑控制模块、人机交互界面和多业务系统调度模块；
4、所述控制器主机采用高性能边缘算力处理器与嵌入式文件系统相结合，应用程序进行整体控制和数据处理并根据控制逻辑输出控制指令；
5、所述控制输出模块根据控制主机的指令，向执行机构发送指令，以实现对矿井设备的控制；
6、所述控制反馈模块接收执行机构的反馈信号，并传输至控制器主机，以确保指令得到正确执行；
7、所述总线采集模块通过总线与传感器连接，实时采集数据，并将数据信息以地址总线方式传递至控制器主机；
8、所述交换模块为支持多环网交换机，能环网接入井下主干网进行井下数据传输、可配人员定位环网和广播系统环网；
9、所述电力载波模块将控制器主机发出的控制指令通过电力线缆传输到井下的执行机构，以及将执行机构的反馈信号通过电力线缆传输回控制器主机，并且与井下主干网可进行数据传输，实现井下设备的互联互通；
10、所述无线模块接收控制器主机发出的无线控制指令，并将其传输到井下的执行机构，包括无线断电执行器、无线显示终端，实现对矿井设备的远程控制，以及将执行机构的反馈信号通过无线方式返回控制器主机，使得控制器主机能够实时了解执行机构的运行状态；
11、所述存储模块实时接收并保存和分析，包括来自总线采集模块、控制反馈模块和人机交互界面模块的数据，通过预设配置实现与外部终端进行数据拷贝；
12、所述边缘组合逻辑控制模块根据控制器主机发出的控制指令和其他设备的状态信息，进行逻辑判断和联动控制，以及根据预设的逻辑规则，对设备之间的数据进行处理和整合，提供控制策略；
13、所述边缘多业务系统调度模块根据控制主机应用程序的处理速度、系统的性能指标及瓦斯、人员、广播、供电和信息发布的业务系统要求，合理配置多线程业务的执行时间、等待时间、休眠时间和唤醒时间机制；
14、所述人机交互界面显示包括测点信息采集、控制通道、通信信息和设备参数，并根据操作和控制矿井设备的接口，通过人机交互界面发送控制指令到控制主机上，控制主机根据控制指令类型进行控制逻辑预设分配，分配到各自运算单元，实现对边缘控制器的控制逻辑的预设；
15、所述总线采集模块、无线模块和电力载波模块进行数据采集；所述存储模块存储包括配置、采集和运算节点数据；所述边缘组合逻辑控制模块和多业务系统调度模块将采集的数据进行预设的本地、异地和边缘逻辑处理，根据处理结果快速启用控制输出模块执行控制；所述控制反馈模块为反馈控制状态，从而形成闭环控制执行机制，同时将处理结果以网络报文包的形式传递给信息发布终端、边缘人员定位网和广播系统网，形成矿井边缘关联装备的边缘控制。
16、进一步的，所述总线采集模块包括总线采集子模块、馈电采集子模块、电力载波采集子模块、无线采集子模块和网络采集子模块分别进行监控瓦斯数据采集、供电系统数据采集、人员定位信息采集、信息显示数据采集和广播系统信息采集。
17、进一步的，所述存储模块采用分离分区分文件密文存储管理，将存储文件与应用程序分区管理，应用程序与驱动文件进行分层分权限管理，同时设置数据文件的访问权限，匹配后才能访问数据存储区。
18、进一步的，控制器主机与存储模块采用独立设计，存储模块按照日期、时间和事件进行存储，存储格式为源码存储。
19、进一步的，所述采集模块为多接口远距离采集，边缘控制器应用程序中采用并发式线程采集处理方式；所述电力载波模块为电力载波高速模块。
20、进一步的，所述边缘组合逻辑控制模块、多业务系统调度模块和人机交互界面，设计边缘联动逻辑管理权限和同步远端机制。
21、矿用边缘控制方法，该方法包括以下步骤：
22、s1：将人员读卡器、广播终端接入人员定位网和广播系统网，并通过交换模块进入控制器主机，控制器主机可访问人员和广播信息；同时将监控传感器、电源信息和信息显示发布的数据接入控制器主机，并通过控制器主机的应用程序实现边缘多业务的系统信息采集，实现将瓦斯、人员、广播、供电和信息显示发布的数据接入矿用边缘控制器；
23、矿用边缘控制器，包括控制器主机、总线采集模块、控制输出模块、控制反馈模块、交换模块、电力载波模块、无线模块、存储模块、边缘组合逻辑控制模块、人机交互界面和多业务系统调度模块；
24、所述控制器主机采用高性能边缘算力处理器与嵌入式文件系统相结合，应用程序进行整体控制和数据处理并根据控制逻辑输出控制指令；
25、所述控制输出模块根据控制主机的指令，向执行机构发送指令，以实现对矿井设备的控制；
26、所述控制反馈模块接收执行机构的反馈信号，并传输至控制器主机，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.矿用边缘控制器，其特征在于：包括控制器主机、总线采集模块、控制输出模块、控制反馈模块、交换模块、电力载波模块、无线模块、存储模块、边缘组合逻辑控制模块、人机交互界面和多业务系统调度模块；
2.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述总线采集模块包括总线采集子模块、馈电采集子模块、电力载波采集子模块、无线采集子模块和网络采集子模块分别进行监控瓦斯数据采集、供电系统数据采集、人员定位信息采集、信息显示数据采集和广播系统信息采集。
3.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述存储模块采用分离分区分文件密文存储管理，将存储文件与应用程序分区管理，应用程序与驱动文件进行分层分权限管理，同时设置数据文件的访问权限，匹配后才能访问数据存储区。
4.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：控制器主机与存储模块采用独立设计，存储模块按照日期、时间和事件进行存储，存储格式为源码存储。
5.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述采集模块为多接口远距离采集，边缘控制器应用程序中采用并发式线程采集处理方式；所
6.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述边缘组合逻辑控制模块、多业务系统调度模块和人机交互界面，设计边缘联动逻辑管理权限和同步远端机制。
7.矿用边缘控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的矿用边缘控制方法，其特征在于：将来自不同数据源的进行数据融合、分析和跨区域设备间的协同控制；边缘控制器应用程序开辟共享数据内存，供各数据块间的协同数据处理，协同处理将边缘环境参数，设备状态，人员情况快速的反馈给地面终端，地面终端或就地现场根据矿井边缘侧的实际情况及相关规程规定自定义协同逻辑，形成完整的闭环控制。
...【技术特征摘要】
1.矿用边缘控制器，其特征在于：包括控制器主机、总线采集模块、控制输出模块、控制反馈模块、交换模块、电力载波模块、无线模块、存储模块、边缘组合逻辑控制模块、人机交互界面和多业务系统调度模块；
2.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述总线采集模块包括总线采集子模块、馈电采集子模块、电力载波采集子模块、无线采集子模块和网络采集子模块分别进行监控瓦斯数据采集、供电系统数据采集、人员定位信息采集、信息显示数据采集和广播系统信息采集。
3.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：所述存储模块采用分离分区分文件密文存储管理，将存储文件与应用程序分区管理，应用程序与驱动文件进行分层分权限管理，同时设置数据文件的访问权限，匹配后才能访问数据存储区。
4.根据权利要求1所述的矿用边缘控制器，其特征在于：控制器主机与存储模块采用独立设计，存储模块按照日期、...
【专利技术属性】
技术研发人员：周代勇，邵严，张鹏，黄友胜，赵光绪，林引，胡英杰，田军，张金豪，刘亚辉，郭江涛，王飞，胡宇，温贤培，何青松，张加易，胡亮，戴剑波，贺奎，任高建，马书敏，郑芳菲，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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