專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別是涉及一種實現(xiàn)了尾礦庫各個傳感器數(shù)據(jù)傳輸實時化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化，并且可以通過實際情況選擇不同的數(shù)據(jù)通信接口和傳輸方式的傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
尾礦庫是礦山選礦廠不可缺少的場地，也是礦山生產(chǎn)重大的危險源之一，由于尾礦庫壩體特殊的材料和構(gòu)造特性決定了尾礦庫的安全問題突出，一旦壩體失事，所形成的高勢能人造泥石流，不但造成環(huán)境破壞，而且給人民生命財產(chǎn)帶來災(zāi)難性損失。隨著科技的發(fā)展，尾礦庫的安全監(jiān)測已經(jīng)從以前的主要靠人工巡視，由人工采用傳統(tǒng)儀器到現(xiàn)場測量，測量出的尾礦技術(shù)參數(shù)不僅容易出現(xiàn)誤差，而且工作量大，易受天氣和現(xiàn)場條件的影響，變?yōu)楦呖萍嫉娜旌驅(qū)崟r高精度的傳感器對尾礦庫的各項指標進行監(jiān)測。尾礦庫主要監(jiān)測項目有，干灘長度、浸潤線、最小安全超高、壩體形變、庫水位、降水量等，不同的傳感器對于數(shù)據(jù)的存儲、傳輸有不同的要求。傳感器傳輸網(wǎng)絡(luò)通常都需要專門設(shè)計，一旦交付使用，很難再進行擴充。物聯(lián)網(wǎng)作為新一代網(wǎng)絡(luò)鏈接物-物通信的產(chǎn)物，它的優(yōu)勢在于通信速度快、質(zhì)量好、支持的傳輸方式多等優(yōu)點，而且物聯(lián)網(wǎng)本來就是基于傳感器的網(wǎng)絡(luò)，非常適合應(yīng)用于尾礦庫傳感器監(jiān)測的通信鏈接。鑒于上述現(xiàn)有尾礦庫傳感器之間傳輸方式存在的缺陷，再基于物聯(lián)網(wǎng)本身的技術(shù)特點，再尾礦庫傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的巨大優(yōu)勢，將物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)運用到尾礦庫數(shù)據(jù)傳輸上，以期設(shè)計一種多功能的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使其具有實用性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它的目的在于解決現(xiàn)在尾礦庫傳感器傳輸方式單一、可擴充性差的問題。本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本實用新型提出的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于其包括I.數(shù)據(jù)發(fā)送/接收模塊包括傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器、電源、調(diào)制解調(diào)器、RFID射頻識別模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送模塊；2.數(shù)據(jù)處理中心包括電源、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)中心分析模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)接收模塊；發(fā)送模塊中集成了數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)分段、數(shù)據(jù)容錯等優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃惴?，發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給數(shù)據(jù)處理中心。傳感器的數(shù)據(jù)傳輸部分模塊化，其與傳感器是獨立開來的；對于不同的傳感器有不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理器，不同的傳感器包含獨立的RFID射頻識別模塊。遠端控制中心通過有線/無線接收到信號之后再由信號轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成為傳感器采集到的數(shù)據(jù)。[0013]傳感器將數(shù)據(jù)送入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送到遠端控制中心計算機上。發(fā)送模塊采用無線物聯(lián)網(wǎng)天線傳輸模式，并留有有線模塊。無線通信模塊為基于802. Iln協(xié)議的WLAN無線網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)處理中心可以對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后給傳感器發(fā)送一個是否需要加大采樣頻率的反饋，若數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，這個反饋則判斷為否，反之為是。提出了一種通用的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取即插即用的方式，模塊化的設(shè)計是基于物聯(lián)網(wǎng)的一個主要突出特點，這在系統(tǒng)投入使用后的維護中具有重大的意義。提供了一種尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)整合連通的解決方案。模塊上留有有線接入模塊， 根據(jù)不同的傳感器所處的不同位置、不同采集數(shù)據(jù)環(huán)境進行統(tǒng)一考慮，根據(jù)實際情況選擇不同的傳輸方式，從而在滿足監(jiān)測通信要求的前提下，極大地減少經(jīng)濟成本，更加適于實用。本實用新型與現(xiàn)有傳輸模塊技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。遠端控制中心通過有線/無線接收到信號之后再由信號轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成為傳感器采集到的數(shù)據(jù)，從而得到尾礦庫各個監(jiān)測點的動態(tài)數(shù)據(jù)；尾礦庫數(shù)據(jù)控制中心計算機可以對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，如出現(xiàn)異常，則加大測量監(jiān)測采樣密度，對出現(xiàn)異常的傳感器進行重點監(jiān)測并發(fā)出預(yù)警，提高了礦山安全的現(xiàn)代化管理水平。無線網(wǎng)絡(luò)訊號通過多重天線進行同步首發(fā)，數(shù)據(jù)資料通過多重切割之后，經(jīng)過多重天線進行同步傳送，由于無線訊號再傳送的過程當中，到達接收端的時間會不一致。為了避免數(shù)據(jù)資料不一致而無法重新組合，利用DSP重新計算的方式，根據(jù)時間差的關(guān)系，將分開的資料重新整合，得到準確的數(shù)據(jù)流。因為傳送的資料是分割后的，不僅單一數(shù)據(jù)流量減少，又可以增大距離，還加大了天線接收的范圍，因此它可以增加既有無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，而且又不用額外占用頻道帶寬，更重要的是，還增加了訊號通信的距離。借由上述技術(shù)方案，本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)至少還具有下列優(yōu)點。I.本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)了對尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r的網(wǎng)絡(luò)化、自動化的采集，并能通過數(shù)據(jù)控制中心對出現(xiàn)異常的傳感器進行重點監(jiān)測，并發(fā)出預(yù)警信息。2.本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)實時，數(shù)據(jù)精度高，傳輸不受惡劣條件影響，不受人為因素影響，提高了監(jiān)測的可靠性。3.本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠靈活地設(shè)置數(shù)據(jù)鏈接方式，對于尾礦庫壩區(qū)復(fù)雜地形條件和大范圍的空間條件有很高的實用性。4.本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)模塊化的設(shè)計使得投入使用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可靠性和可維護性大大提高，同時降低了成本，提高了經(jīng)濟效益。5.本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過多只天線同時首發(fā)，增加無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，還可以增加資料傳輸速率。綜上所述，本實用新型基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類的裝置和方法中未見有類似的設(shè)計公開發(fā)表或?qū)嵱枚_屬創(chuàng)新，其不論再裝備的設(shè)置和組合方式上皆有較大的改進，在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，較現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸方式有很多優(yōu)點，從而更加適于實用，具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖I為本實用新型物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊架構(gòu)圖；圖2為本實用新型數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸模塊架構(gòu)圖；圖3為本實用新型數(shù)據(jù)處理模塊架構(gòu)圖；圖4為本實用新型M2M無線物聯(lián)網(wǎng)拓撲圖，圖中I是數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，2是數(shù)據(jù)發(fā)送基站。
具體實施方式
上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并對照說明書附圖予以闡述說明。如圖I所示，本實用新型實施方式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸模塊架構(gòu)圖在圖I中有太陽能電池組、信號/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、射頻識別器、數(shù)據(jù)處理及發(fā)送/接收模塊組成，其中傳感器接收到的信號由信號/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成為可以進行處理的數(shù)據(jù)，然后傳給射頻識別模塊，射頻識別給數(shù)據(jù)打上可以與其他傳感器區(qū)分開來的標簽，以供數(shù)據(jù)中心快速識別，接著將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理芯片進行打包、壓縮、加密、然后通過無線物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送出去。無線物聯(lián)網(wǎng)的識別由射頻識別模塊實現(xiàn)(RFID)，射頻識別模塊將射頻識別信號植入數(shù)據(jù)中，使得數(shù)據(jù)監(jiān)控中心能夠?qū)?shù)據(jù)來源進行快速的識別。在圖2中，所示的為數(shù)據(jù)處理中心的接收數(shù)據(jù)流程，數(shù)據(jù)處理模塊接收到無線物聯(lián)網(wǎng)傳來的數(shù)據(jù)，對其進行解壓、解密、整合，然后通過射頻識別模塊對數(shù)據(jù)來源進行確認，接著傳給數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行進一步的分析、判斷，并做出相應(yīng)的判斷。數(shù)據(jù)處理中心將對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后給傳感器發(fā)送一個反饋，反饋的內(nèi)容為是否需要加大采樣頻率，若數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，這個反饋則判斷為否，反之為是。反饋信號由圖3中的反饋處理器產(chǎn)生和處理，圖3為數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)架，數(shù)據(jù)處理模塊由反饋處理器、DPS處理器、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)發(fā)送/接收器組成。其中DPS處理器執(zhí)行對數(shù)據(jù)的打包、壓縮、加密等功能，調(diào)制解調(diào)器則將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為可以通過無線物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男问健Ｈ鐖D4所示，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心使用220V市電接入，并配有UPS緊急供電系統(tǒng)，提供在特殊情況下對系統(tǒng)供電，監(jiān)控中心選址應(yīng)該處于壩區(qū)相對穩(wěn)定區(qū)域，附近沒有大型構(gòu)筑物或山體，并且應(yīng)該在對每一個數(shù)據(jù)發(fā)送基站的直線距離進行比對，全面考慮與基站之間距離，使得整體信號處于一個良好的狀態(tài)?；具M行建設(shè)安裝時，應(yīng)該盡量選取本區(qū)域內(nèi)的制高點，并盡量與監(jiān)測傳感器保持一定距離，在選址地開辟一片5mX5m的區(qū)域用鋼筋混凝土構(gòu)筑一個永久基座，所有數(shù)據(jù)線都需要用PVC管保護，掩埋在土層下的數(shù)據(jù)線要事先挖開一條通信管道，再置入PVC管。本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)[0039]前述的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊采用太陽能供電方式；前述的尾礦庫數(shù)據(jù)中心計算機可以通過協(xié)調(diào)無線/有線數(shù)據(jù)傳輸方式使得傳輸效率更聞;前述的尾礦庫數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計成即插即用型，使得該數(shù)據(jù)傳輸模塊適應(yīng)性強、更換容易、維護簡單和成本低廉。
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于其包括 (1)數(shù)據(jù)發(fā)送/接收模塊包括傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器、電源、調(diào)制解調(diào)器、RFID射頻識別模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送模塊； (2)數(shù)據(jù)處理中心包括電源、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)中心分析模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)接收模塊； 發(fā)送模塊中集成了數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)分段、數(shù)據(jù)容錯等優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃惴?，發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給數(shù)據(jù)處理中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于傳感器的數(shù)據(jù)傳輸部分模塊化，其與傳感器是獨立開來的；對于不同的傳感器有不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理器，不同的傳感器包含獨立的RFID射頻識別模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于其中所述傳感器將數(shù)據(jù)送入統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送到遠端控制中心計算機上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征為發(fā)送模塊采用無線物聯(lián)網(wǎng)天線傳輸模式，并留有有線模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征為無線通信模塊為基于802. Iln協(xié)議的WLAN無線網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)處理中心可以對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后給傳感器發(fā)送一個是否需要加大采樣頻率的反饋，若數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，這個反饋則判斷為否，反之為是。
專利摘要本實用新型涉及一種尾礦庫傳感器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，目的在于解決現(xiàn)在尾礦庫傳感器傳輸方式單一、可擴充性差的問題。該系統(tǒng)包括(1)數(shù)據(jù)發(fā)送/接收模塊包括傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器、電源、調(diào)制解調(diào)器、RFID射頻識別模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送模塊；(2)數(shù)據(jù)處理中心包括電源、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)中心分析模塊、無線物聯(lián)網(wǎng)接收模塊。上述技術(shù)使得該系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理更方便快捷；能夠通過傳感器的反饋,進一步減少能耗；模塊化的設(shè)計是基于物聯(lián)網(wǎng)的一個主要突出特點，這在系統(tǒng)投入使用后的維護中具有重大的意義和廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G05B19/418GK202502385SQ20112056519
公開日2012年10月24日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者羅漢源, 趙于前 申請人:中南大學(xué), 湖南中大智能科技有限公司