專利名稱：一種基于Wi-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型多功能水文監(jiān)測平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦水文監(jiān)測領(lǐng)域，是一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文多功能監(jiān)測平臺。該平臺主要針對當(dāng)前水文監(jiān)測的實(shí)時、遠(yuǎn)程和大面積的要求，以無線MESH網(wǎng)絡(luò)為構(gòu)架，利用W1-Fi技術(shù)與水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)水域水文狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。
背景技術(shù)：
隨著傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的發(fā)展，一個精度更高、實(shí)時性更強(qiáng)、運(yùn)行更可靠、自動化程度更高，能夠連續(xù)長期測量并利用計算機(jī)分析、輔助決策的，適用各種不同環(huán)境的水位(水壓)數(shù)據(jù)進(jìn)行時實(shí)測量和采集，對礦井水害進(jìn)行及時預(yù)報的礦井水文動態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)，對于及時掌握地下水動態(tài)、保證礦井的安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在日常工作中，該系統(tǒng)通過觀測孔水位的變化可以進(jìn)行礦井涌水量的預(yù)計，對礦井規(guī)劃、發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義；開采過程中，可以進(jìn)行采、掘、開工作面涌水量預(yù)計，對合理布置排水系統(tǒng)，保證安全生產(chǎn)具有重要作用；突水發(fā)生后，可以通過該系統(tǒng)及時掌握地下水位動態(tài)變化，對突水水源進(jìn)行迅速準(zhǔn)確的分析、判斷，有針對地進(jìn)行防治水工作，最大限度的減少損失。但目前煤礦井下的水壓數(shù)據(jù)一般是通過有線(RS485或者頻率信號)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在發(fā)生事故導(dǎo)致斷網(wǎng)或者停電情況下，井下的水壓數(shù)據(jù)就不能傳輸?shù)降孛?，無從了解現(xiàn)場情況，給排水和施救帶來很大的問題。日新月異的現(xiàn)代通信技術(shù)可以解決一些普通的通信問題，但是煤礦井下屬于惡劣的爆炸性氣體環(huán)境，所以實(shí)現(xiàn)通信前為了保證安全，設(shè)備的防爆處理尤為重要。
無線網(wǎng)狀網(wǎng)(W1-Fi Mesh)，是一種基于W1-Fi技術(shù)而發(fā)展出來的一種新型的無線城域網(wǎng)解決方案，由于其具有自組網(wǎng)，自修復(fù)，自平衡，自動擴(kuò)展等特點(diǎn)，目前正在世界范圍內(nèi)尤其是歐美等發(fā)達(dá)國家掀 起應(yīng)用熱潮。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)完全不同，W1-F1-Mesh大幅降低運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)部署的成本和復(fù)雜程度，具有如下特點(diǎn):
(1)是一種新型無線技術(shù)，提供無線路由功能，可擴(kuò)展W1-Fi形成無線城域網(wǎng)；
(2)單節(jié)點(diǎn)無線性能比W1-Fi有很大增強(qiáng)，滿足構(gòu)建無線城域網(wǎng)的要求；
(3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑删W(wǎng)狀；
(4)具備多跳功能；
(5)網(wǎng)絡(luò)具有自組織能力；
(6)網(wǎng)絡(luò)具有自修復(fù)能力；
(7)網(wǎng)絡(luò)具有自平衡能力；
(8)高帶寬，低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在煤礦井下的特殊環(huán)境中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水溫、液位、PH值、濁度、電導(dǎo)率、水化學(xué)系列水質(zhì)數(shù)據(jù)采集，還可以實(shí)時配合其他通信設(shè)備通過有線和無線多種方式傳送數(shù)據(jù)信息，并在掉電時存儲各種數(shù)據(jù)信息的基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文多功能監(jiān)測平臺，本技術(shù)方案不僅擴(kuò)展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護(hù)方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
所述的基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，由多個無線水文監(jiān)測節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊包括電源模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊、存儲模塊、水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器等。
所述的一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，基于W1-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)水域的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測。
所述的電源模塊擁有蓄電池、太陽能電池、風(fēng)能轉(zhuǎn)換器和AC/DC電源轉(zhuǎn)換器四重保障，保證平臺充足而安全的電源供應(yīng)。
每個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可被多個節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到會聚結(jié)點(diǎn)，最后到達(dá)調(diào)度中心計算機(jī)。用戶通過調(diào)度中心計算機(jī)對W1-Fi MESH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
所述的一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺內(nèi)部的電路全部為本質(zhì)安全電路，既可以保證在煤礦井上環(huán)境應(yīng)用，也可以保證在煤礦井下爆炸性環(huán)境進(jìn)行應(yīng)用。
使用中，從所述的水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行處理，同時傳送給所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊、485通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊。所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊、485通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊，會將數(shù)據(jù)傳送給與之相連的下一級水文監(jiān)測平臺，直到這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娣?wù)器或地面調(diào)度中心為止。反之，從地面調(diào)度中心發(fā)出的語音等其他數(shù)據(jù)經(jīng)所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊反向傳輸?shù)剿龅臄?shù)據(jù)處理模塊后，所述的數(shù)據(jù)處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別處理，如果識別所接收到的數(shù)據(jù)包的目的地是本水文監(jiān)測平臺，那么就執(zhí)行相關(guān)命令，并通過所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊及天線將采集到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)回井上調(diào)度中心，從而實(shí)現(xiàn)雙向通信。
本發(fā)明的有益效果是:
1.保證了井下所有鉆孔的水溫、液位、PH值、濁度、電導(dǎo)率、水化學(xué)系列水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，同時具備有線和無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以保證在斷網(wǎng)或者斷電的情況下，仍能通過W1-Fi MESH網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定傳輸井下現(xiàn)場水壓數(shù)據(jù)，保證救援工作的順利開展。
2.本發(fā)明無線通信基于W1-Fi通信協(xié)議，可與802.llb/g/n兼容，并且同時具備RS485和以太網(wǎng)兩種有線傳輸端口，備很好的可擴(kuò)展性。
3.本發(fā)明的基于W1-FiMESH技術(shù)的煤礦本安型水文多功能監(jiān)測平臺的結(jié)構(gòu)簡單、力口工方便，生產(chǎn)效率大大提高，成本也大大降低。
4.由于本發(fā)明使用的電路全部為本質(zhì)安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環(huán)境中仍可以安全使用。
5.本技術(shù)方案不僅擴(kuò) 展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護(hù)方便、而且徹底杜絕了安全隱患。


圖1是本發(fā)明的原理示意框圖
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本實(shí)施例為發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，凡其原理及基本結(jié)構(gòu)與本發(fā)明相同的，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
參照圖1，本發(fā)明提供了一種在煤礦井下的特殊環(huán)境中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水溫、液位、PH值、濁度、電導(dǎo)率、水化學(xué)系列水質(zhì)數(shù)據(jù)采集，還可以實(shí)時配合其他通信設(shè)備通過有線和無線多種方式傳送數(shù)據(jù)信息，并在掉電時存儲各種數(shù)據(jù)信息的基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文多功能監(jiān)測平臺，本技術(shù)方案不僅擴(kuò)展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護(hù)方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
所述的基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，由多個無線水文監(jiān)測節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊包括電源模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊、存儲模塊、水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器等。
所述的一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，基于W1-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)水域的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測。
所述的電源模塊擁有蓄電池、太陽能電池、風(fēng)能轉(zhuǎn)換器和AC/DC電源轉(zhuǎn)換器四重保障，保證平臺充足而安全的電源供應(yīng)。
每個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可被多個節(jié)點(diǎn)處 理，經(jīng)過多跳后路由到會聚結(jié)點(diǎn)，最后到達(dá)調(diào)度中心計算機(jī)。用戶通過調(diào)度中心計算機(jī)對W1-Fi MESH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
所述的一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺內(nèi)部的電路全部為本質(zhì)安全電路，既可以保證在煤礦井上環(huán)境應(yīng)用，也可以保證在煤礦井下爆炸性環(huán)境進(jìn)行應(yīng)用。
使用中，從所述的水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行處理，同時傳送給所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊、485通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊。所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊、485通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊，會將數(shù)據(jù)傳送給與之相連的下一級水文監(jiān)測平臺，直到這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娣?wù)器或地面調(diào)度中心為止。反之，從地面調(diào)度中心發(fā)出的語音等其他數(shù)據(jù)經(jīng)所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊反向傳輸?shù)剿龅臄?shù)據(jù)處理模塊后，所述的數(shù)據(jù)處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別處理，如果識別所接收到的數(shù)據(jù)包的目的地是本水文監(jiān)測平臺，那么就執(zhí)行相關(guān)命令，并通過所述的W1-Fi無線信號收發(fā)模塊及天線將采集到的壓力數(shù)據(jù)發(fā)回井上調(diào)度中心，從而實(shí)現(xiàn)雙向通信。
本發(fā)明保證了井下所有鉆孔的水溫、液位、PH值、濁度、電導(dǎo)率、水化學(xué)系列水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，同時具備有線和無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以保證在斷網(wǎng)或者斷電的情況下，仍能通過W1-Fi MESH網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定傳輸井下現(xiàn)場水壓數(shù)據(jù)，保證救援工作的順利開展。本發(fā)明無線通信基于W1-Fi通信協(xié)議，可與802.llb/g/n兼容，并且同時具備RS485和以太網(wǎng)兩種有線傳輸端口，備很好的可擴(kuò)展性。本技術(shù)方案由于使用的電路全部為本質(zhì)安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環(huán)境中仍可以安全使用，不僅擴(kuò)展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護(hù)方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
總之，在本發(fā)明中，結(jié)合煤礦爆炸性氣體環(huán)境的要求對通信設(shè)備做了完整的安全設(shè)計，是煤礦安全技術(shù)與先進(jìn)的W1-Fi技術(shù)、MESH組網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)等良好結(jié)合的產(chǎn)物。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，一切不脫離本發(fā)明的精 神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，由多個無線水文監(jiān)測節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊包括電源模塊、處理器模塊、無線收發(fā)模塊、存儲模塊、水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于W1-FiMESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，其特征在于:基于W1-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)水域的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于W1-FiMESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，其特征在于:所述的電源模塊擁有蓄電池、太陽能電池、風(fēng)能轉(zhuǎn)換器和AC/DC電源轉(zhuǎn)換器四重保障，保證平臺充足而安全的電源供應(yīng).
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于W1-FiMESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，其特征在于:每個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可被多個節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到會聚結(jié)點(diǎn)，最后到達(dá)調(diào)度中心計算機(jī)。用戶通過調(diào)度中心計算機(jī)對W1-Fi MESH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于W1-FiMESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺，其特征在于:所述的一種基于W1-Fi MESH技術(shù)的煤礦本安型水文監(jiān)測平臺內(nèi)部的電路全部為本質(zhì)安全電路，既可以保證在煤礦井上環(huán)境應(yīng)用，也可以保證在煤礦井下爆炸性環(huán)境進(jìn)行應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于Wi-FiMESH技術(shù)的本安型多功能水文監(jiān)測平臺，具體而言，就是將Wi-FiMESH技術(shù)與水溫、液位、PH值、濁度、電導(dǎo)率、水化學(xué)系列水質(zhì)傳感器有效融合，從而組建高效的無線MESH網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到對目標(biāo)水域水文狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。本發(fā)明使用的電路全部為本質(zhì)安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環(huán)境中仍可以安全使用，在有線網(wǎng)絡(luò)斷網(wǎng)情況下，仍然可以通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水文數(shù)據(jù)傳輸，極大提高了井下水文監(jiān)測的安全性。
文檔編號G01D21/02GK103245378SQ201310071998
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者劉志高, 悅紅軍, 李建軍 申請人:北京華安奧特科技有限公司