专利名称：一种矿灯充电系统及其充电信息处理方法
技术领域：
本发明涉及矿灯充电技术领域，更具体地涉及一种矿灯充电系统及其充电信息处
理方法。
背景技术：
目前矿灯充电系统主要包括便携式快速充电器和集中柜式充电架，便携式快速充电器，对个别矿工来说使用方便，但对规模较大的煤矿企业来说，不便于管理，尤其是对矿灯的使用时限及其充电次数，很难知晓。集中柜式充电架，相比便携式快速充电器，便于管理，但现有的集中柜式充电架并没有做到矿灯充电状态采集及由此衍生的矿灯管理、矿工管理及考勤管理等，不利于现场 了解矿灯充电情况。另外，有时需要随时在非充电场所了解矿灯充电状态等充电位信息，充电位信息包括矿工考勤信息及矿灯使用记录信息等。因此，一种可以远程监控是人们所追求的。
发明内容
为弥补上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提出一种矿灯充电系统及其充电信息处理方法，通过采集矿灯充电状态信息，有利于矿工及时了解矿灯充电情况，同时实现矿灯管理、矿工管理、考勤管理及远程监控等。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现。技术方案一一种矿灯充电系统，其特征在于，包括上位机和多个充电架，每个充电架包括充电架控制器及与充电架控制器连接的多个充电位，每个充电位设有充电座，充电座用于给矿灯充电；所述充电架控制器包括单片机，所述单片机与上位机之间连接有第一通信模块，所述第一通信模块用于充电架接收上位机发送的矿工基本信息，并发送充电位信息给上位机；所述单片机与充电位之间连接有第二通信模块，所述第二通信模块用于充电架接收充电位信息，并发送矿工基本信息给充电位。上述技术方案的特点和进一步改进在于(I)所述充电架与所述多个充电位之间连接有模拟开关模块，所述模拟开关模块用于接通被选通的一组充电位。(2)还包括与每个充电位连接的充电位显示屏，所述充电位显示屏用于显示充电位信息。(3)所述单片机连接有红外设置模块，所述红外设置模块包括红外信号接收器和用于红外设置的红外信号遥控器。(4)所述单片机连接用于打开或关闭红外设置模块的开关。技术方案二 —种矿灯充电信息处理方法，基于技术方案一所述的矿灯充电系统，其特征在于，充电位控制器分析充电状态信息得到充电分析信息，充电状态信息和充电分析信息构成充电位信息，充电位控制器将充电位信息上传给充电架，充电架统计该充电架上所有充电位的充电位信息给上位机；上位机发送所有充电位矿工基本信息给充电架，充电架接收并发送所有充电位矿工基本信息给相应充电位，充电位保存矿工基本信息。上述技术方案的特点和进一步改进在于
( I)所述充电状态信息包括未充电、正在充电、充满或故障。(2)所述矿工基本信息包括矿工姓名、部门及该矿工的矿灯所在充电位。(3)所述充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息，所述矿工出勤信息包括当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电或充满状态时，该充电位矿工下班；矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。(4)所述充电架控制器收到上位机更新矿工基本信息的命令时，接收更新该矿工基本信息并发送到相应充电位；充电架控制器收到上位机请求某充电位的充电位信息时，发送该充电位所在充电架上所有充电位的充电位信息至上位机。本发明在传统集中柜式充电架的基础上，使用MAX485芯片，通过MS485协议进行上位机、充电架和充电位之间的通信，采集各充电位的充电状态并分析，可对矿灯的使用寿命及矿工的考勤等情况进行统一的管理，从而实现矿灯管理、矿工管理、考勤管理及远程监控等。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步详细说明。图I为本发明实施例矿灯充电系统示意图；图2为本发明实施例矿灯充电系统中充电架电路原理示意图；图3为本发明实施例矿灯充电系统中模拟开关示意图；图4为本发明实施例上位机充电信息处理流程图；图5为本发明实施例充电架充电信息处理流程图。
具体实施例方式本发明实施例单片机选取STC12C5A60S2单片机，下称单片机；显示屏选取KS0108控制器的12864LCD显示屏。参考附图1，本发明充电系统包括上位机、多个充电架、上位机以及其他辅助设备等组成。每个充电架包括多个充电位，上位机与充电架、充电架与充电位之间均通过RS485协议进行通信，信息采集均为轮询方式。矿工本人保管自己的矿灯和充电灯位，充电位控制器采集充电位充电状态信息，并分析得到充电分析信息。充电状态信息包括未充电、正在充电、充满或故障；充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息，矿工出勤信息包括当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电或充满状态时，该充电位矿工下班；矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。充电状态信息和充电分析信息构成充电位信息，充电架可对各充电位信息进行汇总并上传至上位机。由于充电位和矿工之间是一一对应的关系，上位机设定矿工基本信息，矿工基本信息包括姓名、部门和矿工的矿灯所在充电位等，上位机将矿工基本信息传给充电架，充电架将各矿工基本信息下传给相应充电位，充电位控制器存储该充电位矿工基本信息,并通过充电位显示屏显示，通过上位机对矿工信息进行设定，并将该信息下发至相应的充电位进行存储，并在充电位显示屛上显示。充电架连接有充电架显示屏，用于显示该充电架上所有充电位信息及充电架架号。结合附图2和附图3，充电架用于给架身上并联的多个充电位集中提供工作电压以及通过充电架上的充电架控制器传输控制信号和数据信号。220V交流电通过充电架携带的两个开关电源(6V/50A)，转换为6V直流电，在直流输出上依次并联充电位。充电架控制器由单片机及相应外围电路组成，该单片机具有2个UART串口，UART是用于控制计算机与串行设备的芯片，可分别用于上位机和充电位的通信，采用两个独立的UART串口可以有效的避免信号间的干扰。
单片机的Pl. 4-P1. 7端连接到模拟开关芯片⑶4067的A、B、C、D端，模拟开关芯片⑶4067对通信线路进行分组(最多可分16组)，每次选择接通一组线路传输数据，大大降低了电气信号间的干扰，使信号传输更加稳定。模拟开关芯片CD4067采用四位二进制数，用来选择接通的端口号，DATA与被选通PortX 口传输数据，可以有16种选择，即最多可以将某一充电架上所有充电位分为16组，当接通某一组充电位，充电架可以采集该组充电位的充电位信息。单片机的第一串口 UARTl连接有第一接口芯片MAX485 (1)，第一串口 UARTl包括第一串口数据接收端P3. 0/RxD和第一串口数据发送端P3. 1/TxD，单片机的第二串口 UART2连接有第二接口芯片MAX485 (2)，第二串口 UART2包括第二串口数据接收端Pl. 2和第二串口数据发送端Pl. 3。充电架控制器在第一串口 UARTl通过RS485协议与上位机进行通信，充电架接收上位机发送的数据和控制命令，并发送各充电位信息给上位机。在第二串口UART2通过RS485协议与充电位终端进行通信，充电架接收上位机发送的矿工基本信息，并发送矿工基本信息给充电位存储。两个串口均使用MAX485处理TTL电平与RS485差分信号之间的转换。MAX485 (I)的 I 端口 /RO 与单片机的 P3. Ο/RxD 连接，MAX485 (I)的 4 端口 /DI与单片机的P3. 1/TxD连接；MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE分别为接收和发送的使能端，MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE同时连接到单片机的P3. 5 口。当2端口//RE为逻辑O时，MAX485 (I)处于接收状态；当3端口/DE为逻辑I时，MAX485 (I)处于发送状态，由于MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可。MAX485的A/6接收端口与上位机的发送端口 A UP连接，B/7发送端口上位机的接收端口 B UP连接，MAX485的A/6端口和B/7端口分别为接收和发送的差分信号端，当A/6引脚的电平高于B/7时，代表发送的数据为I ;当A/6的电平低于B/7端时，代表发送的数据为O。MAX485 (2)的I端口/RO与单片机的Pl. 2连接，MAX485 (2)的4端口/DI与单片机的Pl. 3连接；MAX485 (2)的2端口 //RE和3端口 /DE分别为接收和发送的使能端，MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE同时连接到单片机的P3. 6 口。当2端口 //RE为逻辑O时，MAX485 (2)处于接收状态；当3端口/DE为逻辑I时，MAX485 (2)处于发送状态，由于MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；MAX485的A/6接收端口与充电位的发送端口 A DOWN连接，MAX485的B/7发送端口与充电位的接收端口 B DOWN连接。MAX485的A/6端口和MAX485的B/7端口分别为接收和发送的差分信号端，当A/6引脚的电平高于B/7时，代表发送的数据为I ;当A/6的电平低于B/7端时，代表发送的数据为O。单片机的PO. 0-P0. 7 口接IXD显示屏数据信号线接口，单片机的P2. 0-P2. 4 口接IXD显示屏控制信号线接口。单片机的输入口 P3. 3/INT0连接红外信号接收器HS0038芯片的SGN接口，红外信号接收器和红外遥控器构成红外设置模块，通过红外遥控器进行红外设置，可以设置充电位控制器存储的信息，其设置内容可通过充电位显示屏显示，也可以设置充电架控制器存储的信息，其设置内容可通过充电架显示屏显示。单片机的XTALl和XTAL2引脚接典型晶振电路，晶振电路中C2正极接单片机的XTAL2引脚，C3正极接单片机的XTALl引脚，X晶振两端并联在C2正极和C3正极上；当直接使用外部时钟源时，XTALl引脚晶振是外部时钟源的输入端，XTAL2引脚可浮空，此时，XTAL2实际是将XTALl输入的时钟进行输出。
单片机的P4. 7/RST引脚接复位电路，P4. 7/RST引脚连接在Cl负极和Rl之间。单片机的P3. 7/RD 口连接有用于打开或关闭红外设置模块的按钮开关。参考附图4，上位机充电信息处理流程具体如下SlOl :在上位机主界面显示所有充电位信息；充电位信息包括充电状态信息和充电分析信息,充电状态信息包括未充电、正在充电、充满或故障，故障是在充电过程中出现充电接口突然松动等原因导致的接触不良或者电池受损等情况时，导致充电很久也无法充满；所述充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息，所述矿工出勤信息包括当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电或充满状态时，该充电位矿工下班；矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。需要强调的是，对于矿灯的超限处理，是指可设定多个超限方式和多种超限状态，包括使用次数超限和使用累计时长超限。系统实时检测每个矿灯充电状态，如果发现矿灯超限，会在矿灯报警窗口对矿灯的超限状态进行报警和记录。主界面显示的充电状态，是实时地将通过串口通信获取到的每个充电位上特定时刻的充电状态以图标化的形式显示在主界面上，该主界面上充电状态与图标的对应关系，与充电位显示屏上的显示相同。S102 :到达轮询周期了吗？如果是，进入步骤S103 ;如果否，进入步骤S104 ；S103 :依次采集本上位机控制的所有充电架上充电位的充电位信息；S104 :更新矿工基本信息吗？如果是，进入步骤S105 ;如果否，转入步骤SlOl ；S105 :发送矿工基本信息至该矿工的矿灯所属充电架的控制器。矿工、矿灯及充电位一一绑定，如果矿灯更换，则在主界面重新设定。还可以进行考勤管理，其考勤信息包括工作历史查询，在职工列表和工作状态查询。工作历史查询，是指根据矿灯的充电状态记录，对矿工进行考勤，通过组合式的查询条件对矿工进行筛选，生成考勤记录、统计列表和矿工详细工作时间列表。充电状态与考勤的关系为当充电位为空载状态时对应矿工出勤(上班)，当充电位为正在充电或充满状态时对应矿工归位(下班)。在职矿工列表，是指通过姓名、部门、工种等多个字段组合式的查询条件，生成符合条件的在职矿工信息列表。矿工状态查询包括下井人员信息查询和未按时上井人员信息实时查询，支持工号、姓名、部门、工种、灯架号等字段组合式查询。此处所谓状态包括领取矿灯在井下工作中、班次轮班时间已结束仍滞留在井下、已交还矿灯在井上。报表输出是指管理系统支持将矿工基本信息、考勤信息、矿灯使用记录信息以Excel表格的形式进行输出和打印，方便归档管理和查阅。参考附图5，充电架充电信息处理流程具体如下S201 :单片机初始化； S202 :充电架显示屏显示充电架上所有充电位信息；S203 :到达轮询周期了吗？如果是，进入步骤S204 ;如果否，进入步骤S205 ；S204 :依次采集本充电架上所有充电位信息； 充电位控制器对矿灯充电位进行充电状态采集，并分析得到充电分析信息，充电状态信息和充电分析信息构成充电位信息，充电架统计各充电位的充电位信息，通过单片机与电脑连接，建立矿灯管理台帐、自动统计矿灯出勤次数和工作时间，可以得到矿工的考勤信息，可以减轻管理人员的工作量。更重要的是能进行超时自动报警提示，为煤矿的安全生产提供可靠保障。S205 :收到上位机命令了吗？如果收到，进入步骤S206 ;如果没有收到，进入步骤S208 ；S206 :更新本充电架某充电位矿工基本信息命令了吗？如果更新，进入步骤
5207;如果不更新，进入步骤S209 ；S207 :接收更新矿工基本信息并发送到相应的充电位，然后进入步骤S208 ；S208 :红外设置按钮按下了吗？如果按下，进入步骤S211 ;如果没有按下，返回步骤 S201 ；S209 :请求充电位信息命令了吗？如果是，进入步骤S210 ;如果否，进入步骤
5208；S210 :发送本充电架上所有充电位信息至上位机，然后进入步骤S208 ；S211 :选择菜单项；S212 :要进行地址码设置吗？如果是，进入步骤S213 ;如果否，进入步骤S214 ；S213 :进行地址码设置；S214 :设置采集时间间隔吗？如果是，进入步骤S215 ;如果否，进入步骤S216 ；S215 :设置轮询时的时间间隔；S216 :退出红外设置功能，返回步骤S201。本发明可实现矿工及时了解矿灯充电状态信息；也可实现远程监控；能够及时更换达到使用上限的矿灯，排除了安全隐患。本发明还有多种实施方式，但凡在本发明的精神和实质范围内，所作的任何改变、等同替换、改进，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种矿灯充电系统，其特征在于，包括上位机和多个充电架，每个充电架包括充电架控制器及与充电架控制器连接的多个充电位，每个充电位设有充电座，充电座用于给矿灯充电；所述充电架控制器包括单片机，所述单片机与上位机之间连接有第一通信模块，所述第一通信模块用于充电架接收上位机发送的矿工基本信息，并发送充电位信息给上位机；所述单片机与充电位之间连接有第二通信模块，所述第二通信模块用于充电架接收充电位信息，并发送矿工基本信息给充电位。
2.如权利要求I所述的矿灯充电系统，其特征在于，所述充电架与所述多个充电位之间连接有模拟开关模块，所述模拟开关模块用于接通被选通的一组充电位。
3.如权利要求I所述的矿灯充电系统，其特征在于，还包括与每个充电位连接的充电位显示屏，所述充电位显示屏用于显示充电位信息。
4.如权利要求I所述的矿灯充电系统，其特征在于，所述单片机连接有红外设置模块，所述红外设置模块包括红外信号接收器和用于红外设置的红外信号遥控器。
5.如权利要求4所述的矿灯充电系统，其特征在于，所述单片机连接用于打开或关闭红外设置模块的开关。
6.—种矿灯充电信息处理方法,基于权利要求I所述的矿灯充电系统，其特征在于，充电位控制器分析充电状态信息得到充电分析信息，充电状态信息和充电分析信息构成充电位信息，充电位控制器将充电位信息上传给充电架，充电架统计该充电架上所有充电位的充电位信息给上位机；上位机发送所有充电位矿工基本信息给充电架，充电架接收并发送所有充电位矿工基本信息给相应充电位，充电位保存矿工基本信息。
7.如权利要求6所述的矿灯充电信息处理方法，其特征在于，所述充电状态信息包括未充电、正在充电、充满或故障。
8.如权利要求6所述的矿灯充电信息处理方法，其特征在于，所述矿工基本信息包括矿工姓名、部门及该矿工的矿灯所在充电位。
9.如权利要求6所述的矿灯充电信息处理方法，其特征在于，所述充电分析信息包括矿工出勤信息和矿灯使用记录信息， 所述矿工出勤信息包括当充电位为空载时，该充电位对应的矿工出勤；当充电位为正在充电或充满状态时，该充电位矿工下班； 矿灯使用记录信息包括矿灯使用时限和矿灯充电次数。
10.如权利要求6所述的矿灯充电信息处理方法，其特征在于，所述充电架控制器收到上位机更新矿工基本信息的命令时，接收更新该矿工基本信息并发送到相应充电位；充电架控制器收到上位机请求某充电位的充电位信息时，发送该充电位所在充电架上所有充电位的充电位信息至上位机。
全文摘要
本发明涉及矿灯充电技术领域，公开了一种矿灯充电系统及其充电信息处理方法。该系统包括上位机和多个充电架，每个充电架包括充电架控制器及与充电架控制器连接的多个充电位，每个充电位设有充电座,充电座用于给矿灯充电；所述充电架控制器包括单片机，所述单片机与上位机之间连接有第一通信模块，所述第一通信模块用于充电架接收上位机发送的矿工基本信息，并发送充电位信息给上位机；所述单片机与充电位之间连接有第二通信模块，所述第二通信模块用于充电架接收充电位信息，并发送矿工基本信息给充电位。本发明可实现及时了解矿灯充电情况，也可实现远程监控。
文档编号H02J7/00GK102868191SQ20121031968
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者何瑞科, 邓伟 申请人:西安重装渭南光电科技有限公司