基于LoRa的采煤机无线数据传输与控制系统技术方案

本技术公开了一种基于LoRa的采煤机无线数据传输与控制系统，包括LoRa发射器、LoRa接收器、综合接入器和交换机和集控主机；LoRa发射器由依次连接的通信接口模块A、MCU微控制器模块A和LoRa无线收发模块A构成；通信接口模块A连接采煤机对外提供的CAN总线或者RS485总线接口，或者连接惯导装置的通信接口；LoRa接收器，由依次连接的LoRa无线收发模块B、MCU微控制器模块B和通信接口模块B构成；LoRa无线收发模块B与LoRa无线收发模块A通过LoRa无线网络进行数据传输，通信接口模块B与综合接入器的总线接口相连；综合接入器与交换机相连，通过交换机与集控主机进行数据交互。本技术可以实时稳定地将采煤机传感器数据或者惯导装置数据在采煤机和集控主机之间传输。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，主要应用在采煤机在移动作业过程中需要传输数据或获取控制指令，以及对采煤机加装的惯导装置进行无线数据通信的过程中。

技术介绍

1、采煤机是煤矿综采工作面成套装备中的重要组成部分，它源于截煤机并经过多次演进发展而来。采煤机是一种大型复杂系统，融合了机械、电气和液压技术，可以在恶劣的工作面环境运行，如果发生故障将导致整个采煤作业的暂停，给煤矿造成巨大的经济损失。作为实现煤矿生产机械化和智能化的重要设备之一，采煤机有效减轻了人力劳动，提高了工作安全性，煤矿可以实现高产量、高效率和低能耗的目标。采煤机的推广应用使得煤炭开采更加高效、环保，推动了煤矿行业的发展。

2、采煤机在工作面来回移动割煤，在采煤机动态移动的过程中需要实时将自身传感器数据传输到集控中心并接受集控中心的控制指令。采煤机的数据通信方式主要分为有线和无线，有线的方式是通过采煤机的动力电缆进行载波通信或者使用光纤进行数据传输，有线通信的缺点采煤机工作的时候不断移动并拖拽线缆，导致线缆容易被损坏造成通信失效。

3、无线通信的方式主要包括wifi、4g以及最新的5g通信，其中wifi通信需要在采煤机机身安装wifi发射模块cpe，在工作面铺设几十个无线ap构成wifi网络，无线ap之间一般通过网线串联起来并最终接入到工作面端头处综合接入器，再接入到顺槽集控中心。这种方式的不足是每个工作面至少需要部署几十个无线ap,不仅成本高而且通信线路铺设复杂，容易出现故障，且采煤机cpe在不同的ap之间切换网络的时候会出现短暂的通信中断，造成数据丢失。4g和5g通信则是通过在采煤机机身上安装4g或者5g通信模块，在工作面部署4g或者5g基站，通信模块直接和基站通信，然后基站通过有线方式接入到综合接入器，从而实现采煤机和顺槽集控中心之间的数据通信，这种方式的不足是基站的成本高，且只有少数通信设备商或者移动运营商才能提供相关技术，渠道单一，有很强的依赖性，而且采煤机需要传输的数据量相对很少，4g或5g的大带宽也会有很大的浪费，资源得不到充分利用。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，可以实时稳定地将采煤机传感器数据或者惯导装置数据在采煤机和集控主机之间传输。其特点是低功耗、远距离、抗干扰，采用先进的lora扩频技术，所以同等功耗下比其他无线通信传输距离更远。

2、本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，包括lora发射器、lora接收器、综合接入器和交换机和集控主机；

3、lora发射器安装在采煤机或者惯导装置上，由依次连接的通信接口模块a、mcu微控制器模块a和lora无线收发模块a构成；通信接口模块a连接采煤机对外提供的can总线或者rs485总线接口，或者连接惯导装置的通信接口；

4、lora接收器连接在综合接入器上，由依次连接的lora无线收发模块b、mcu微控制器模块b和通信接口模块b构成；lora无线收发模块b与lora无线收发模块a通过lora无线网络进行数据传输，通信接口模块b与综合接入器的总线接口相连；

5、综合接入器与交换机相连，通过交换机与集控主机进行数据交互。

6、所述系统还包括lora中继器，lora中继器安装在工作面的支架控制器上，由mcu微控制器模块c和lora无线收发模块c组成；lora无线收发模块c与lora无线收发模块a通过lora无线网络进行数据传输，用于转发lora发射器采集的数据，或者将接收到的控制命令转发给lora发射器；lora无线收发模块c还与lora无线收发模块b或其他lora中继器的lora无线收发模块c通信，lora中继器的通信对象包括lora发射器、lora接收器或其他的lora中继器。

7、所述综合接入器与交换机的交互接口包括以太网电口、以太网光口、rs485接口、can总线接口或者modbus通信接口。

8、本技术的有益效果是：本技术提供了一种基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，可以实时稳定地将采煤机传感器数据或者惯导装置数据在采煤机和集控主机之间传输。其特点是低功耗、远距离、抗干扰，采用先进的lora扩频技术，所以同等功耗下比其他无线通信传输距离更远，良好条件下户外可传输25km。lora工作频率在200m～900m之间，常用是433m，频率越低，无线信号的抗干扰能力和穿透、绕射能力就越强，更适合井下的恶劣环境。lora无线通信在井下具有传输距离远、抗干扰能力强的特点，该方案所需lora发射和接收模块少，lora模块的商用方案很成熟，可选供应商多，相比其他无线方案成本非常低，而且部署简单，方便井下维护。lora的收发模块之间无需组网，只需配置合适的目标地址和信道即可实现数据透明传输，其数据传输带宽足够支撑采煤机和惯导装置的数据，传输延时小，可满足采煤机的实时监测和控制需求。

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【技术保护点】

1.基于LoRa的采煤机无线数据传输与控制系统，其特征在于，包括LoRa发射器、LoRa接收器、综合接入器和交换机和集控主机；

2.根据权利要求1所述的基于LoRa的采煤机无线数据传输与控制系统，其特征在于，所述系统还包括LoRa中继器，LoRa中继器安装在工作面的支架控制器上，由MCU微控制器模块C和LoRa无线收发模块C组成；LoRa无线收发模块C与LoRa无线收发模块A通过LoRa无线网络进行数据传输，用于转发LoRa发射器采集的数据，或者将接收到的控制命令转发给LoRa发射器；LoRa无线收发模块C还与LoRa无线收发模块B或其他LoRa中继器的LoRa无线收发模块C通信。

3.根据权利要求1所述的基于LoRa的采煤机无线数据传输与控制系统，其特征在于，所述综合接入器与交换机的交互接口包括以太网电口、以太网光口、RS485接口、CAN总线接口或者MODBUS通信接口。

【技术特征摘要】

1.基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，其特征在于，包括lora发射器、lora接收器、综合接入器和交换机和集控主机；

2.根据权利要求1所述的基于lora的采煤机无线数据传输与控制系统，其特征在于，所述系统还包括lora中继器，lora中继器安装在工作面的支架控制器上，由mcu微控制器模块c和lora无线收发模块c组成；lora无线收发模块c与lora无线收发模块a通过lora无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，黄宇新，舒坦，杨晓茂，
申请(专利权)人：四川航天电液控制有限公司，
类型：新型
国别省市：