基於wia無線網絡的礦井水文監測系統的製作方法
2023-05-17 09:35:36
基於wia無線網絡的礦井水文監測系統的製作方法
【專利摘要】基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，包括用於檢測水文信息的數據採集設備、用於分析處理檢測信息並將結果輸出顯示的數據管理設備和用於管理並維護網絡安全的網絡管理設備，數據採集設備、數據管理設備和網絡管理設備之間通過數據線路互聯，所述的數據採集設備包括多個用於匯集並轉發檢測信息的監測站和通過無線方式與各監測站連接的WIA無線網關，每個監測站均通過有線方式連接有多個用於檢測不同水文信息的傳感器，所述數據管理設備和網絡管理設備通過數據線路與WIA無線網關連接。本發明布線簡單，傳感器可根據需要在不同的位置進行設置，而且可進行移動，監測效果連續準確，不易出現盲區。
【專利說明】基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及地下礦井安全生產監測【技術領域】，特別是涉及地下礦井水文監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的發展，煤炭開採量不斷地增加、開採層位也越來越深，煤礦井下水文地質條件複雜，煤礦井下重大突水事故時有發生，地下水已成為威脅煤炭安全生產的重要因素。近年來礦井突水一直是影響煤炭安全生產的主要災害之一。為加強礦井水害預測預報，提高礦井防治水害的技術能力，對煤炭地下水位的實時監測和提前預警顯得尤為重要。
[0003]傳統的礦井安全監測系統存在布線複雜，監測點相對固定而易出現監測盲區、通信線路維護成本高等問題。造成井下的監控系統不能很好的發揮作用，井下生產情況不能及時有效的傳遞給地面監控中心。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供一種基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，本監測系統實時性強、運行可靠、管理方便、自動化高，能夠實時監測礦井的水文情況並報警。
[0005]本發明為了解決上述技術問題所採用的技術方案是:基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，包括用於檢測水文信息的數據採集設備、用於分析處理檢測信息並將結果輸出顯示的數據管理設備和用於管理並維護網絡安全的網絡管理設備，數據採集設備、數據管理設備和網絡管理設備之間通過數據線路互聯，所述的數據採集設備包括多個用於匯集並轉發檢測信息的監測站和通過無線方式與各監測站連接的WIA無線網關，每個監測站均通過有線方式連接有多個用於檢測不同水文信息的傳感器，所述數據管理設備和網絡管理設備通過數據線路與WIA無線網關連接。
[0006]進一步地，所述的監測站包括處理器和無線通信模塊，所述處理器與傳感器連接，並通過無線通信模塊與WIA無線網關無線連接。
[0007]進一步地，所述數據管理設備包括工控機和印表機，工控機與印表機相連接，工控機通過線纜與網絡管理設備和WIA無線網關進行通訊。
[0008]進一步地，還設有一個與WIA無線網關相連接的冗餘網關。
[0009]進一步地，所述的網絡管理設備包括存儲有各監測站秘鑰的安全管理器和存儲有網絡配置信息的網絡管理器。
[0010]本發明的有益效果是:
1、WIA網絡使用多信道進行通信，採用根據信道自適應跳頻機制，有效抑制突發性幹擾，消除頻率選擇性衰減，滿足了礦井下惡劣環境的通信高可靠性要求。
[0011]2、WIA網絡存在網關冗餘，實現網關的熱備份，一旦主網關出現問題，冗餘網關馬上接管網絡，保證系統正常運行；利用神經網絡可根據歷史數據預測水位的變化趨勢，生成預警等值線圖，並有數據的超限報警功能，為礦井的水文動態分析提供有效的分。
[0012]3、本發明布線簡單，傳感器可根據需要在不同的位置進行設置，而且可進行移動，監測效果連續準確，不易出現盲區。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為是本發明結構原理示意圖。
[0014]圖中，1、數據管理設備，2、網絡管理設備，3、數據採集設備。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步具體詳細的說明。
[0016]如圖所示，基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，包括用於檢測水文信息的數據採集設備3、用於分析處理檢測信息並將結果輸出顯示的數據管理設備I和用於管理並維護網絡安全的網絡管理設備2，數據採集設備3、數據管理設備I和網絡管理設備2之間通過數據線路互聯，所述的數據採集設備3包括多個用於匯集並轉發檢測信息的監測站和通過無線方式與各監測站連接的WIA無線網關，每個監測站均通過有線方式連接有多個用於檢測不同水文信息的傳感器，所述數據管理設備I和網絡管理設備2通過數據線路與WIA無線網關連接。
[0017]本【具體實施方式】中，傳感器包括水位傳感器、水壓傳感器和管道流量傳感器。分布在一定區域內的具有一定數量的這三類傳感器與該區域所對應的的監測站相連接；所述的監測站包括處理器和無線通信模塊，處理器與所述的三類傳感器連接，並通過無線通信模塊與WIA無線網關無線連接。處理器可以是低功耗的單片機，處理器接收傳感器傳來的監測信息並處理後，通過無線通信模塊發送給WIA無線網關。
[0018]本【具體實施方式】所述的監測站為三個，分別為監測站1、監測站II和監測站III，其分別與所屬區域內的水位傳感器、水壓傳感器和管道流量傳感器相連接，並將所連接的傳感器所傳來的信息處理後發送給WIA無線網關，WIA無線網關負責WIA網絡與工廠內的其它網絡的協議轉換與數據映射。每一個監測站和與其連接的傳感器共同組成無線網絡傳感器節點。
[0019]為了保證整個系統的連續工作，還設有一個與WIA無線網關相連接的冗餘網關，冗餘網關負責網關的熱備份，一旦WIA無線網關出現故障，冗餘網關可以接管網絡進行工作。
[0020]所述網絡管理設備2可以是一臺工控機，還可以是一個可編程控制器，其內裝有安全管理器和與之相連的網絡管理器，安全管理器存儲有各監測站秘鑰，負責監測站的密鑰管理與安全認證，網絡管理器存儲有網絡配置信息，負責配置網絡，監測全網性能；網絡管理設備通過線纜與數據採集設備3的WIA無線網關和數據管理設備I進行通訊。
[0021]所述數據管理設備I包括工控機和印表機，工控機與印表機相連接。工控機通過線纜與網絡管理設備2和WIA無線網關相連接並進行通訊。工控機負責對WIA無線網關發送來的數據進行分析、存儲及預測，印表機負責將整理的報表列印。
[0022]數據採集設備3內部通過WIA無線傳感器節點，連續不斷的記錄礦井下監測點的水壓、水位和管道流量變化情況，並利用WIA無線網關將所測數據傳送至主站的數據管理設備I進行處理。數據管理設備I中的工控機通過線纜接收WIA無線網關傳送來的礦井下檢測的水壓、水位和流量數據，並經處理後進行數據顯示、編輯。根據神經網絡預測水壓、水位及流量的趨勢，工控機內部的數據處理軟體將接收的監測數據處理成各種報表，如水壓(水位)變化趨勢圖等，並經印表機列印輸出供人查閱。同時也可將此信息通過伺服器上傳至網絡，供人們在線查閱。網絡管理設備通過線纜監測WIA網絡的性能，維護網絡的安全。
[0023]本發明的礦井水文監測系統利用WIA網絡，結合乙太網或Internet網實現了煤炭開採過程中水文參數的實時監測和提前預警，由水文數據繪製水文參數曲線，根據神經網絡預測未來水文數據走勢，可使監測者在第一時間掌握礦井水壓、水位及管道流量數據，並提早預防可能發生的突水事故，對指導煤炭安全生產和防治水害意義重大。
【權利要求】
1.基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，包括用於檢測水文信息的數據採集設備、用於分析處理檢測信息並將結果輸出顯示的數據管理設備和用於管理並維護網絡安全的網絡管理設備，數據採集設備、數據管理設備和網絡管理設備之間通過數據線路互聯，其特徵在於:所述的數據採集設備包括多個用於匯集並轉發檢測信息的監測站和通過無線方式與各監測站連接的WIA無線網關，每個監測站均通過有線方式連接有多個用於檢測不同水文信息的傳感器，所述數據管理設備和網絡管理設備通過數據線路與WIA無線網關連接。
2.根據權利要求1所述的基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，其特徵在於:所述的監測站包括處理器和無線通信模塊，所述處理器與傳感器連接，並通過無線通信模塊與WIA無線網關無線連接。
3.根據權利要求1所述的基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，其特徵在於:所述數據管理設備包括工控機和印表機，工控機與印表機相連接，工控機通過線纜與網絡管理設備和WIA無線網關進行通訊。
4.根據權利要求1-3任一項所述的基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，其特徵在於:還設有一個與WIA無線網關相連接的冗餘網關。
5.根據權利要求1所述的基於WIA無線網絡的礦井水文監測系統，其特徵在於:所述的網絡管理設備包括存儲有各監測站秘鑰的安全管理器和存儲有網絡配置信息的網絡管理器。
【文檔編號】E21F17/18GK104005792SQ201410187445
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】史恆亮, 楊賀麗, 張思卿, 劉傳領, 鄭林濤 申請人:河南科技大學