一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，涉及煤礦井下監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置有一嵌入式MCU、分別與嵌入式MCU連接的模擬量輸入單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、本安液晶單元、電源，開關(guān)量輸入單元采集的開關(guān)信號(hào)通過光電隔離電路輸入嵌入式MCU，處理后通過光電隔離電路輸出。優(yōu)點(diǎn)：兼容性高，提高監(jiān)測精度、減少硬PLC監(jiān)控帶來的不便，可以在各類生產(chǎn)過程中及時(shí)、精確、方便的監(jiān)測各種信息，指導(dǎo)生產(chǎn)，保證煤礦的安全生產(chǎn)和煤礦工人的人身安全，最大限度減少財(cái)產(chǎn)損失。
【專利說明】一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦井下監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]煤炭行業(yè)一直是我國的能源支柱，良好和安全的開采環(huán)境對提高我國的煤炭產(chǎn)量和保證廣大煤礦工人的生命安全有著重要的意義。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家相繼推出了幾十種監(jiān)控裝置。這些裝置技術(shù)特點(diǎn)、功能各有所長，但標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，初期投資巨大，維護(hù)成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，提高監(jiān)測精度、減少硬PLC監(jiān)控帶來的不便，可以在各類生產(chǎn)過程中及時(shí)、精確、方便的監(jiān)測各種信息，指導(dǎo)生產(chǎn)，最大限度減少財(cái)產(chǎn)損失。
[0004]本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，包括嵌入式MCU、分別與嵌入式MCU連接的模擬量輸入單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、本安液晶單元、電源，開關(guān)量輸入單元采集的開關(guān)信號(hào)通過光電隔離電路輸入嵌入式MCU，處理后通過光電隔離電路輸出。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:兼容性高，提高監(jiān)測精度、減少硬PLC監(jiān)控帶來的不便，可以在各類生產(chǎn)過程中及時(shí)、精確、方便的監(jiān)測各種信息，指導(dǎo)生產(chǎn)，保證煤礦的安全生產(chǎn)和煤礦工人的人身安全，最大限度減少財(cái)產(chǎn)損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0008]圖2為通信單元原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]參照圖1，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0010]一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置具有嵌入式MCU、模擬量輸入單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元、光電隔離電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、本安液晶單元以及電源。嵌入式MCU作為嵌入式軟PLC的主控中心，模擬量輸入單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)單元以及本安液晶顯示單元通過10 口與嵌入式MCU連接。
[0011]開關(guān)量輸入單元采集的開關(guān)量信號(hào)通過光電隔離電路進(jìn)行光電隔離后輸入嵌入式MCU，處理后通過光電隔離電路輸出。
[0012]模擬量經(jīng)模擬量輸入單元調(diào)理后通過10 口與嵌入式MCU連接。
[0013]實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元通過10 口與嵌入式連接，為系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供時(shí)間參數(shù)。
[0014]存儲(chǔ)單元為非易失性存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)。
[0015]通信單元包括串口、現(xiàn)場總線、83485接口和程序下載接口。串口用于編輯開發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)調(diào)試和低速數(shù)據(jù)傳輸；現(xiàn)場總線、舊485接口用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的可靠、準(zhǔn)確、遠(yuǎn)距離傳輸；程序下載接口用于將運(yùn)行程序下載到嵌入式？IX中。
[0016]電源采用帶有軟啟動(dòng)減壓穩(wěn)壓功能的本質(zhì)安全型電源，可以通過對輸出電壓和電流的監(jiān)控，在出現(xiàn)過壓過流情況時(shí)，關(guān)斷電源的輸出，限制能量的釋放。
[0017]本安液晶單元采用本質(zhì)安全型觸摸液晶顯示屏，人機(jī)交互界面可以顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。
[0018]在？IX控制裝置中，大多數(shù)輸入信號(hào)為開關(guān)量，包括各種按鈕、行程開關(guān)、接觸器/繼電器接點(diǎn)、傳感器檢測輸入等。這些輸入信號(hào)一般可以直接與輸入接口進(jìn)行連接，經(jīng)過嵌入式軟系統(tǒng)內(nèi)部輸入接口電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換，變成嵌入式軟系統(tǒng)的輸入信號(hào)。但在工作環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，難以避免各種設(shè)備的干擾，如果輸入模塊設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作等重大失誤。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力與工作可靠性，嵌入式軟
裝置輸入接口電路中通常采用光電隔離的措施，這樣就大大減小設(shè)備之間的相互干擾，對二次電路進(jìn)行電“絕緣”。同時(shí)，在一次電路或二次電路中，應(yīng)設(shè)計(jì)有％濾波電路以降低輸入電流和消除高頻干擾信號(hào)。在設(shè)計(jì)輸入模塊時(shí)主要考慮到提高系統(tǒng)的抗干擾性，并使工業(yè)現(xiàn)場能與主機(jī)相互隔離，避免外電路故障而影響到主機(jī)的工作。當(dāng)開關(guān)量輸出信號(hào)的負(fù)載較小時(shí)，一般可利用嵌入式軟？IX裝置的輸出接口直接驅(qū)動(dòng)；對于大電流負(fù)載，則需通過繼電器觸點(diǎn)輸出、直流晶體管輸出、雙向晶閘管輸出等間接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
[0019]在工業(yè)控制中，需要將開關(guān)機(jī)前的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來，以便下次系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用已經(jīng)設(shè)置好的參數(shù)，有些重要數(shù)據(jù)也需要實(shí)時(shí)保存。以保證掉電或意外發(fā)生時(shí)不受影響。實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元為系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供時(shí)間參數(shù)，存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)系統(tǒng)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。所有采集到的數(shù)據(jù)都要發(fā)送到監(jiān)控中心。現(xiàn)場總線接口用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的可靠、準(zhǔn)確、遠(yuǎn)距離傳輸，包括收發(fā)器模塊設(shè)計(jì)和控制器模塊。
[0020]煤礦井下環(huán)境中有易燃的瓦斯，因此對防爆的要求極為嚴(yán)格，本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)尤為重要。通過限制電氣回路中的能量并配合電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得在正常和事故工況下回路中都不可能產(chǎn)生達(dá)到點(diǎn)燃源要求的點(diǎn)。電源部分為本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)并帶有軟啟動(dòng)減壓穩(wěn)壓功能，可以通過對輸出電壓和電流的監(jiān)控，在出現(xiàn)過壓過流情況時(shí)，關(guān)斷電源的輸出，限制能量的釋放。本安液晶單元為本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)的觸摸液晶顯示屏，通過智能顯示組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面可以顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。
[0021]在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的前提下，如果要在極短時(shí)間內(nèi)獲取大數(shù)據(jù)量，且不允許數(shù)據(jù)丟失，那么采用環(huán)形緩沖區(qū)是一種理想的方法，而且能夠在投入較低硬件成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)良好的系統(tǒng)運(yùn)行性能。如圖2所示，通信單元有生產(chǎn)者、環(huán)形緩沖區(qū)和消費(fèi)者三部分構(gòu)成。生產(chǎn)者的數(shù)據(jù)是由串行通信模塊產(chǎn)生模塊，消費(fèi)者是總線數(shù)據(jù)處理模塊，環(huán)形緩沖區(qū)處于生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間，是通信的中介。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，其特征在于:包括嵌入式MCU、分別與嵌入式MCU連接的模擬量輸入單元、開關(guān)量輸入單元、開關(guān)量輸出單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、通信單元、存儲(chǔ)單元、本安液晶單元、電源，開關(guān)量輸入單元采集的開關(guān)信號(hào)通過光電隔離電路輸入嵌入式MCU，處理后通過光電隔離電路輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的嵌入式MCU作為嵌入式軟PLC的主控中心，模擬量輸入單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)單元以及本質(zhì)安全型觸摸液晶顯示屏通過1 口與嵌入式MCU連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下可視化智能監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的通信單元包括串口、現(xiàn)場總線、RS485接口和程序下載接口 ；電源采用帶有軟啟動(dòng)減壓穩(wěn)壓功能的本質(zhì)安全型電源。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204116855SQ201420163729
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】王其鐸, 張凱, 程萌 申請人:江蘇感知礦山科技股份有限公司