[發明專利]一種井下防爆開關監測系統

在審

• 申請號: 201810693990.X
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108564757A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 陳路易;張梅;高奇慧;陳模盛
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G08B17/06
• 分類號: G08B17/06;G08B21/16;G08B21/18;G08B21/20;G08C17/02;H04L29/08
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本發明公開了一種井下防爆開關監測系統，包括監測終端、無線傳輸結構和實時通訊監測設備。通過傳感器采集電流、電壓、氣體瓦斯濃度和環境溫濕度數據，經過STM32數據處理防爆開關電氣裝置發生異常和故障時，便可以通知監測中心的工作人員及時處理，同時可以將采集到的信息通過各種方式傳送到廠家的Server及用戶調度中心。設計原理是井下部分利用LoRa的無線模塊，用其優秀的抗干擾、信號穿透能力來實現復雜地形的信號傳輸，來保證信號的穩定性，同時通過LoRaWAN架構來廣度監測，實現監測的網絡化，可以同時監測很多個防爆開關設備的運行情況。地上部分通過NB?IoT模組，來實現與廠家和用戶之間的互通，開發使用物聯網平臺，可以對所有采集到的防爆開關設備信息進行綜合管理和控制，方便產品的更新、調整以及預檢修。

【技術領域】

本發明屬于智能電氣設備監測領域，尤其是涉及井下防爆開關監測系統裝置。

【背景技術】

計算機網絡技術的普及和發展為監測技術的普及和應用奠定堅實的基礎，而環境復雜性和危險度較高的礦井下作業對于監測系統的要求更為嚴格。在這樣的背景下，煤礦井下監測系統越來越成為人們關注的重點對象，而作為需要不間斷長時間運行的礦井電氣裝置，其是否能安全工作關系到人們的生命財產安全。因此，礦井下的電氣裝置監測更成為重中之重。由于礦井安全系統的控制子系統大多處于封閉和保密狀態，且生產廠家在監測系統的通信協議和信息交換標準方面都設置了嚴格的限制措施，這樣的限制導致各種子系統之間的聯系和交流較為困難，很難將收集到的數據分享給其他系統，也易導致維修工作安排方面出現各種紕漏。鑒于這種情況，利用先進的新型物聯網技術，設計一種新型井下防爆開關監測系統，來確保電氣裝置的安全運行，降低安全事故意義重大。

【發明內容】

本發明主要目的在于提供一種防爆開關網絡化監測裝置系統，可以解決傳統防爆開關監測在安全性和可靠性上的難題。

為達到上述目的本發明解決其技術問題采用的的技術方案是：整個監測系統由硬件和軟件兩大部分組成。硬件方面MCU主控處理器采用STM32F103；報警裝置；LoRa和NB-IoT兩大低功耗無線通訊系統；數據采集裝置使用MQ sensor瓦斯傳感器和DHT11溫濕度傳感器；ZMPT101B電壓傳感器和OPCT35AL卡扣開合式開口電流互感器。

所述的溫濕度和瓦斯傳感器其特征在于：采集井下防爆開關工作環境的溫濕度和氣體瓦斯的濃度。防爆開關內部溫濕度過高時，上位機監測裝置發出報警信號，采取保護功能(開啟加速扇熱裝置、加熱除濕裝置)。

所述的電壓和電流互感器其特征在于：防爆開關的工作電壓和電流都相對較大，采集其三相電流和電壓需經過電流、電壓互感器按比例縮小，與額定電流進行比較，對其進行故障分析。

所述的A/D轉換器采用型號為ADS7819的12位轉換器進行轉換，將轉換的數據送至STM32處理器進行處理。

所述的STM32處理器選用的是STM32F103C8T6單片機芯片，具有高性能，低成本，低功耗的優勢，性價比高。同時該芯片在兼顧數據處理功能的同時，還具有一定的嵌入式控制功能，可以通過配合遠程控制完成一些智能服務。

所述的LoRa無線通訊模塊其特征在于：LoRa技術具有更遠的通訊距離，且具有功率密度集中，抗干擾能力強的優勢。產品具備的數據壓縮功能同樣可以減少傳輸時間和受到干擾的概率。所以LoRa模塊在地下能夠更好地傳輸主控單元處理的信號。即LoRa無線通訊模塊與STM32串口聯結，將STM32處理過的信號通過無線傳輸發送到下一個節點。