矿用蓄电池的线监测系统的制作方法

本发明涉及煤矿轨道电机车安全监控技术领域，具体涉及一种基于煤矿轨道电机车的矿用蓄电池的线监测系统。

背景技术：

在煤矿的生产过程中，井下的蓄电池机车运输是重要而且必要的运输方式之一，它不仅承担着运输井下人员的任务，还承担着井下矸石、物料、设备等重要运输任务，直接关系到煤矿生产的效率与效益。同时也是煤矿安全生产的一个重大隐患源。根据全国煤矿重大事故分析的统计数字，我国矿井运输伤亡事故大约占总事故数的26％～30％，排在各类人身伤亡事故的第二位，同时，机电运输事故还是引起瓦斯爆炸等重大事故的一个重要因素。

为了消除异常状态下蓄电池及线缆温度带来的安全隐患，传统方法是用增加线缆的截面积来实现传输能量的分散，但该结构造成煤矿井下电源管理系统无法实施，而针对蓄电池目前无有效控制手段。智能电源巡检装置设备目前在煤矿井下还未有过先例，其主要原因在于传输能量信息和设备装置间连接方式容易造成安全隐患，在安全要素方面严苛到绝对程度。但井下的电机车运转中，电源的长时间使用往往会产生一系列问题，电池箱超温、过充过放电、短路，都容易导致电源装置的受损，降低使用寿命，更重要的是电源装置异常所引发的安全隐患。

技术实现要素：

本发明提供了一种矿用蓄电池的线监测系统，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种矿用蓄电池的线监测系统，包括：

多个单体蓄电池监测无线发送装置，用于获取电池壳体温度、及利用蓄电池极柱触点获取电压、极耳温度；

一个或多个接收器，与所述多个单体蓄电池监测无线发送装置无线通讯连接，用于获取来自每个所述单体蓄电池监测无线发送装置的电池壳体温度、电压、和极耳温度；

控制箱，与一个或多个所述接收器通过矿用防爆型信号控制电缆连接，用于接收处理并存储来自所述接收器的电池壳体温度、电压、和极耳温度，并显示和进行事故预警，所述控制箱包括用于与智能充电机或外设监控系统连接的远程有线传输接口、以及用于与远程无线监控系统连接的远程无线传输接口。

优选地，所述单体蓄电池监测无线发送装置包括极耳温度传感器、电压传感器、壳体温度传感器、和第一蓝牙通讯模块，所述极耳温度传感器、电压传感器、壳体温度传感器均通过隔离器与所述第一蓝牙通讯模块连接。

优选地，所述隔离器采用金属氧化膜电阻作为限流元件、高效低压差肖特基二极管为隔离器件，采用环氧树脂浇封和金属材料封装，所述极耳温度传感器、电压传感器分别连接于蓄电池的正负极柱上。

优选地，所述接收器包括控制器、用于与所述第一蓝牙通讯模块通讯的第二蓝牙通讯模块、和rs485模块，所述控制器分别与所述第二蓝牙通讯模块、rs485模块电连接，所述接收器通过所述rs485模块与所述控制箱电连接。

优选地，所述控制箱包括接线腔与控制腔，所述控制腔内安装有bcu-dc型电源模块、双路本质安全型电源模块、和主控板，所述接线腔为电源装置引入电源、通讯电缆及报警输出线缆的进出线腔；

所述双路本质安全型电源模块包括依次串联的第一dc/dc模块、和第二dc/dc模块，所述第一dc/dc模块的输入192v、输出24v，所述第二dc/dc模块的输入为24v、第一路输出5v本安电源为所述主控板供电、第二路输出18v本安电源用于外部声光报警装置的工作电源；第一dc/dc模块的输入级有一只0.12a的自恢复保险，用于对整机工作电流进行限制以保证异常情况下的能量输出不失控，输出级有一只tvs瞬变抑制二极管以有效地保护后级电路免受各种浪涌脉冲的损坏；

所述主控板包括cpu、nand存储器、隔离输出接口、隔离485驱动器、隔离can驱动器、led数码管、lan驱动器、wifi模块、和485驱动器等，所述主控板能够与多个所述接收器通过所述485驱动器连接以采集到的蓄电池性能及安全参数数据并存入所述nand存储器中；

所述主控板对电压、温度参数进行判定，当单体蓄电池的电压值>2.5v或<1.85v、或电池壳体温度值>40℃时，输出报警信号，提醒充放电作业或提醒降温处理；当电池极柱温度>45℃时，提醒电缆连接螺栓可能松动，需拧紧；当单体蓄电池的电压值>2.6v或<1.75v、或电池壳体温度值>45℃时，输出控制信号关断机车作业或停止充电，同时在控制箱内部的数码管上滚动显示发生故障的电池编号、故障类型及参数。

在上述技术方案中，本发明中的单体蓄电池监测无线发送装置1含有矿用浇封兼本安型铅酸蓄电池监测信号隔离器，用于采集蓄电池组中每节蓄电池的电压、多点温度，生成并向外发出检测信号，一个或多个接收器2接收单体蓄电池监测无线发送装置1发出的数据并向外发出采样信号。控制箱3收集并存储单体蓄电池采集信号，显示及非正常状态预警，留有远程数据接口rs485，即监测信号传输至智能充电机或外设监控系统，同时具有无线传输wifi节点实现远程无线监控系统的数据接入，即留有远程数据接口rs485及无线传输wifi节点，可实现无线方式下的数据精确采集和更多蓄电池单体状态的同时监测。

附图说明

图1示意性地示出了本发明的整体结构示图；

图2示意性地示出了单体蓄电池监测无线发送装置的结构示意图；

图3示意性地示出了接收器的结构示意图；

图4示意性地示出了控制箱的结构示意图。

图中附图标记：1、单体蓄电池监测无线发送装置；2、接收器；3、控制箱；4、隔离器；5、单体蓄电池；6、极耳温度传感器；7、电压传感器；8、壳体温度传感器；9、第一蓝牙通讯模块；10、双路本质安全型电源模块；11、主控板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明设计了一种基于煤矿轨道电机车电源装置无线安全巡检系统，以解决上述问题。作为本发明的一个方面，提供了一种矿用蓄电池的线监测系统，包括：

多个单体蓄电池监测无线发送装置1，用于获取电池壳体温度、及利用蓄电池极柱触点获取电压、极耳温度；

一个或多个接收器2，与所述多个单体蓄电池监测无线发送装置1无线通讯连接，用于获取来自每个所述单体蓄电池监测无线发送装置1的电池壳体温度、电压、和极耳温度；

控制箱3，与一个或多个所述接收器2通过矿用防爆型信号控制电缆连接，用于接收处理并存储来自所述接收器的电池壳体温度、电压、和极耳温度，并显示和进行事故预警，所述控制箱3包括用于与智能充电机或外设监控系统连接的远程有线传输接口、以及用于与远程无线监控系统连接的远程无线传输接口。

在上述技术方案中，本发明中的单体蓄电池监测无线发送装置1含有矿用浇封兼本安型铅酸蓄电池监测信号隔离器，用于采集蓄电池组中每节蓄电池的电压、多点温度，生成并向外发出检测信号，一个或多个接收器2接收单体蓄电池监测无线发送装置1发出的数据并向外发出采样信号。控制箱3收集并存储单体蓄电池采集信号，显示及非正常状态预警，留有远程数据接口rs485，即监测信号传输至智能充电机或外设监控系统，同时具有无线传输wifi节点实现远程无线监控系统的数据接入，即留有远程数据接口rs485及无线传输wifi节点，可实现无线方式下的数据精确采集和更多蓄电池单体状态的同时监测。

单体蓄电池监测无线发送装置1是一种允许在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用的本质安全型设备，主要用于矿用蓄电池电源装置对蓄电池性能及安全参数进行采集，通过蓝牙无线信号发送给后续相关设备。利用蓄电池极柱触点进行电压、温度参数实时采集，对电池壳体温度进行监测，将电压、温度信号模拟量转换为数字信号并通过蓝牙传输模块将采集数据无线传输出去。单体蓄电池监测无线发送装置1的数量需与监控蓄电池数量匹配及一只蓄电池配套连接一套发射器含隔离器。优选地，所述单体蓄电池监测无线发送装置1包括极耳温度传感器6、电压传感器7、壳体温度传感器8、和第一蓝牙通讯模块9，所述极耳温度传感器6、电压传感器7、壳体温度传感器8均通过隔离器4与所述第一蓝牙通讯模块9连接。单体蓄电池监测无线发送装置1采用了单片机数据采集及蓝牙无线发射技术，结合了本质安全防爆技术在煤矿电气设备中的应用，该产品采用pc阻燃塑料壳体封装，单体蓄电池监测无线发送装置1前端采用本安与非安设备隔离即与kja2s矿用浇封型蓄电池监测隔离器相连，保障单体蓄电池监测无线发送装置1可能异常工况情况下蓄电池的安全。单体蓄电池监测无线发送装置1的核心单元是一块单片微处理器芯片，执行程序安装在其内部的存储器中，单片机定时采集参数数据并通过蓝牙无线信号将数据发射出去。

优选地，所述隔离器4采用金属氧化膜电阻作为限流元件、高效低压差肖特基二极管为隔离器件，采用环氧树脂浇封和金属材料封装，结构简单，安全可靠。所述极耳温度传感器6、电压传感器7分别连接于蓄电池的正负极柱上。

优选地，所述接收器2包括控制器、用于与所述第一蓝牙通讯模块9通讯的第二蓝牙通讯模块、和rs485模块，所述控制器分别与所述第二蓝牙通讯模块、rs485模块电连接，所述接收器2通过所述rs485模块与所述控制箱3电连接。矿用本质安全型蓄电池监测接收器是一种允许在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中使用的本质安全型设备，主要用于矿用蓄电池机车电源装置中的蓄电池性能及安全参数监测系统，接收蓄电池监测发射器发送的蓝牙无线信号数据，然后通过rs485接口传输给后续相关设备。一套电源装置接收器数量视蓝牙无线传输空间的需求可以一个或多个。接收器采用了单片机数据处理及蓝牙无线接收技术，结合了本质安全防爆技术在煤矿电气设备中的应用，该产品采用pc阻燃塑料壳体封装，电源、信号一体电缆，接线方便，安装简单。接收器核心单元是一块单片微处理器芯片，执行程序安装在其内部的存储器中，单片机接收蓝牙无线信号并通过rs485将数据传输出去。

优选地，所述控制箱3包括接线腔与控制腔，所述控制腔内安装有bcu-dc型电源模块、双路本质安全型电源模块10、和主控板11，所述接线腔为电源装置引入电源、通讯电缆及报警输出线缆的进出线腔；

所述双路本质安全型电源模块10包括依次串联的第一dc/dc模块、和第二dc/dc模块，所述第一dc/dc模块的输入192v、输出24v，所述第二dc/dc模块的输入为24v、第一路输出5v本安电源为所述主控板11供电、第二路输出18v本安电源用于外部声光报警装置12的工作电源；第一dc/dc模块的输入级有一只0.12a的自恢复保险，用于对整机工作电流进行限制以保证异常情况下的能量输出不失控，输出级有一只tvs瞬变抑制二极管以有效地保护后级电路免受各种浪涌脉冲的损坏。这样，控制箱供电接入自检测蓄电池组直流母线经过两级dc/dc转换至24v及5v供电，控制箱可外接声光报警器，留有远程数据接口rs485，即监测信号传输至智能充电机或外设监控系统，同时具有无线传输wifi节点实现远程无线监控系统的数据接入。

所述主控板11包括cpu、nand存储器、隔离输出接口、隔离485驱动器、隔离can驱动器、led数码管、lan驱动器、wifi模块、和485驱动器等，所述主控板11能够与多个所述接收器通过所述485驱动器连接以采集到的蓄电池性能及安全参数数据并存入所述nand存储器中(可存储1月，先入先出)；

所述主控板11对电压、温度参数进行判定，当单体蓄电池的电压值>2.5v或<1.85v、或电池壳体温度值>40℃时，输出报警信号，提醒充放电作业或提醒降温处理；当电池极柱温度>45℃时，提醒电缆连接螺栓可能松动，需拧紧；当单体蓄电池的电压值>2.6v或<1.75v、或电池壳体温度值>45℃时，输出控制信号关断机车作业或停止充电，同时在控制箱内部的数码管上滚动显示发生故障的电池编号、故障类型及参数。

本发明中的矿用蓄电池无线监测系统整体设计采用防爆型，即本安或隔爆兼本安型、浇封兼本安单元组成，有线连接部分采用特殊防爆型电缆连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。