矿用供水和压风在线监测系统的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，具体的，涉及矿用供水和压风在线监测系统。

背景技术：

煤矿井下供水和压风管网系统是煤矿不可缺少的重要组成部分，属于煤矿六大系统之中，在煤矿安全生产中起着十分重要的作用。以前供水和压风系统仍然处于较落后的水平，主要依靠人员经验判断和现场巡查来进行管理，平常巡检用工量大，可靠性不高，出现供水、压风事故时，问题发现困难，处理时间长，极大的影响了矿井的正常生产。依托于智能仪表技术和信息通信技术的在线监测系统，可以减少工人对压风和供水管路巡检的工作量，进而减少专职岗位巡检工、降低事故率、保障矿井的安全高效运行，为矿井减员增效创造有利条件。目前，煤矿在线监测系统线路复杂、故障率高、维护成本高。

技术实现要素：

本实用新型提出矿用供水和压风在线监测系统，解决了现有技术中煤矿在线监测系统线路复杂、维护成本高的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括与服务器连接的多个通信分站，每个所述通信分站均与压力传感器、流量计连接，所述通信分站包括与主控电路连接的无线通信电路，所述无线通信电路包括依次连接的usb接口p6、wifi驱动芯片u8和天线接口电路，所述usb接口p6的d-端和d+端均与所述主控电路连接，所述天线接口电路用于接收服务器发送的信号，

还包括稳压芯片u9，所述稳压芯片u9的vin端与所述usb接口p6的供电端连接，所述稳压芯片u9的vout端与所述wifi驱动芯片u8的供电端连接，

还包括重启电路，所述重启电路包括场效应管q1，所述场效应管q1的g极通过电阻r2与所述主控电路连接，所述场效应管q1的s极连接电源vdd，所述场效应管q1的g极和s极之间连接电阻r2，所述场效应管q1的d极与所述稳压芯片u9的vin端连接。

进一步，所述通信分站还包括模拟量采集电路，所述模拟量采集电路包括依次连接的ad转换芯片u1和隔离芯片u2，所述ad转换芯片u1的输入端用于与多路传感器一连接，所述隔离芯片u2的scl2端和sda2端与所述主控电路连接。

进一步，还包括rs485通信电路，所述rs485通信电路包括电路结构相同的多路，其中一路包括rs485接口芯片u4，所述rs485接口芯片u4的rxd端和txd端均与所述主控电路连接，所述rs485接口芯片u4的a端和b端用于与传感器二连接，

所述rs485接口芯片u4的a端通过电阻r53连接电源3v3_d，所述rs485接口芯片u4的b端通过电阻r45接地，所述rs485接口芯片u4的a端和b端之间连接有tvs管d10。

进一步，还包括多路开关sw，所述多路开关sw的其中一路与电阻r32构成串联支路，串联支路的一端与rs485接口芯片u4的a端连接，串联支路的另一端与rs485接口芯片u4的b端连接。

进一步，还包括can通信接口电路，所述can通信接口电路包括can通信接口芯片u7，所述can通信接口芯片u7的txd端和rxd端均与所述主控电路连接，所述can通信接口芯片u7的canh端和canl端用于与传感器四连接。

进一步，所述can通信接口芯片u7的canh端串联有电阻r20，can通信接口芯片u7的canl端串联有电阻r21，所述can通信接口芯片u7的canh端和canl端之间设置有tvs管d13。

进一步，还包括以太网接口电路，所述以太网接口电路包括依次连接的以太网接口芯片u6和接口端子p5，所述以太网接口芯片u6与所述主控电路连接，所述接口端子p5用于与传感器三连接。

进一步，还包括复位电路，所述复位电路包括串联的电阻r10和电容c18，所述电阻r10的一端与电源3v3_d连接，所述电容c18的一端接地，所述电阻r10和所述电容c18的串联点与所述以太网接口芯片u6的rstn端连接，所述电阻r10和所述电容c18的串联点还与所述主控电路连接。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型在煤矿各监测点设置压力传感器和流量计，分别用于测量风压和供水情况，通信分站采集多个压力传感器和流量计的监测数据，再通过无线通信电路发送给服务器，管理人员通过服务器就可以监测整个煤矿用供水和压风系统。在监测点附近设置通信分站，通信分站采集多个压力传感器和流量计的数据后，统一发送至服务器，有利于减少服务器接口的资源占用，而且便于分区维护；通信分站和服务器之间采用无线通信电路连接，有利于减少布线麻烦。

其中，主控电路采集的监测数据通过usb接口p6输入到wifi驱动芯片u8，wifi驱动芯片u8将监测数据通过天线接口电路发送至服务器。

在正常工作时，主控电路输出低电平信号到场效应管q1的g极，场效应管q1的s-g间电压大于开启电压，场效应管q1导通，电源vdd接入稳压芯片u9的vin端，稳压芯片u9输出vout为wifi驱动芯片u8供电，实现主控电路与服务器的通信；如果主控电路在设定时间内没有接收到服务器发送的反馈信号，则判定主控电路与服务器之间的通信异常，此时，主控电路发送高电平脉冲到场效应管q1的g极、场效应管q1的s-g间电压小于开启电压，场效应管q1关断，稳压芯片u9的vin端与电源vdd断开连接，wifi驱动芯片u8断电一段时间，待场效应管q1的g极的脉冲信号变为低电平时，wifi驱动芯片u8重新启动，重新与服务器建立连接，无需人工干预，降低了维护成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型电路原理框图；

图2为本实用新型中无线通信电路原理图；

图3为本实用新型中模拟量采集电路原理图；

图4为本实用新型中rs485通信电路原理图；

图5为本实用新型中can通信接口电路原理图；

图6为本实用新型中以太网接口电路原理图；

图中：1-无线通信电路，2-重启电路，3-模拟量采集电路，4-rs485通信电路，5-can通信接口电路，6-以太网接口电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1-图2所示，本实施例矿用供水和压风在线监测系统包括与服务器连接的多个通信分站，每个通信分站均与压力传感器、流量计连接，通信分站包括与主控电路连接的无线通信电路，无线通信电路包括依次连接的usb接口p6、wifi驱动芯片u8和天线接口电路，usb接口p6的d-端和d+端均与主控电路连接，天线接口电路用于接收服务器发送的信号，

还包括稳压芯片u9，稳压芯片u9的vin端与usb接口p6的供电端连接，稳压芯片u9的vout端与wifi驱动芯片u8的供电端连接，

还包括重启电路，重启电路包括场效应管q1，场效应管q1的g极通过电阻r2与主控电路连接，场效应管q1的s极连接电源vdd，场效应管q1的g极和s极之间连接电阻r2，场效应管q1的d极与稳压芯片u9的vin端连接。

本实施例在煤矿各监测点设置压力传感器和流量计，分别用于测量风压和供水情况，通信分站采集多个压力传感器和流量计的监测数据，再通过无线通信电路发送给服务器，管理人员通过服务器就可以监测整个煤矿用供水和压风系统。在监测点附近设置通信分站，通信分站采集多个压力传感器和流量计的数据后，统一发送至服务器，有利于减少服务器接口的资源占用，而且便于分区维护；通信分站和服务器之间采用无线通信电路连接，有利于减少布线麻烦。

其中，主控电路采集的监测数据通过usb接口p6输入到wifi驱动芯片u8，wifi驱动芯片u8将监测数据通过天线接口电路发送至服务器。

在正常工作时，主控电路输出低电平信号到场效应管q1的g极，场效应管q1的s-g间电压大于开启电压，场效应管q1导通，电源vdd接入稳压芯片u9的vin端，稳压芯片u9输出vout为wifi驱动芯片u8供电，实现主控电路与服务器的通信；如果主控电路在设定时间内没有接收到服务器发送的反馈信号，则判定主控电路与服务器之间的通信异常，此时，主控电路发送高电平脉冲到场效应管q1的g极、场效应管q1的s-g间电压小于开启电压，场效应管q1关断，稳压芯片u9的vin端与电源vdd断开连接，wifi驱动芯片u8断电一段时间，待场效应管q1的g极的脉冲信号变为低电平时，wifi驱动芯片u8重新启动，重新与服务器建立连接，无需人工干预，降低了维护成本。

进一步，如图3所示，通信分站还包括模拟量采集电路，模拟量采集电路包括依次连接的ad转换芯片u1和隔离芯片u2，ad转换芯片u1的输入端用于与多路传感器一连接，隔离芯片u2的scl2端和sda2端与主控电路连接。

本实施例可编程通信分站可与多路传感器一连接，采集多路传感器一的监测数据，并发送至服务器，实现服务器与多路传感器一的连接，便于服务器对多种数据的监测。

传感器一的输出为模拟电流信号，ad转换芯片u1包括多路模拟量输入端子，用于采集多路传感器一的数据，再以i2c总线的方式发送至主控电路，传感器一可以是压力传感器、流量传感器或其他煤矿用传感器设备。隔离芯片u2实现多路传感器一与主控电路在电气上的隔离，避免监测现场的干扰信号进入主控电路，从而保证主控电路可靠工作。

本实施例实现了服务器与多路传感器一的连接，而且电路结构简单、工作可靠。

进一步，如图4所示，还包括rs485通信电路，rs485通信电路包括电路结构相同的多路，其中一路包括rs485接口芯片u4，rs485接口芯片u4的rxd端和txd端均与主控电路连接，rs485接口芯片u4的a端和b端用于与传感器二连接，

rs485接口芯片u4的a端通过电阻r53连接电源3v3_d，rs485接口芯片u4的b端通过电阻r45接地，rs485接口芯片u4的a端和b端之间连接有tvs管d10。

针对输出rs485信号的一类传感器(这里记作传感器二)，本实施例还设置有多路rs485通信电路，主控电路通过多路rs485通信电路采集多路传感器二的监测数据。电阻r53为上拉电阻、电阻r45为下拉电阻，用于避免静电对rs485接口芯片u4的a端和b端造成损坏。

进一步，如图4所示，还包括多路开关sw，多路开关sw的其中一路与电阻r32构成串联支路，串联支路的一端与rs485接口芯片u4的a端连接，串联支路的另一端与rs485接口芯片u4的b端连接。

当传感器二距离主控电路较远、rs485通信距离较长时，为避免信号的反射，需要在rs485接口芯片u4的a端和b端之间连接电阻r23；当传感器二距离主控电路较近、rs485通信距离较短时，电阻r23的接入又会影响rs485通信的准确性。本实施中将电阻r23和多路开关sw的其中一路串联，通过操作多路开关sw，可以根据实际需要决定是否接入电阻r23，有利于提高rs485通信电路的可靠性。

进一步，如图5所示，还包括can通信接口电路，can通信接口电路包括can通信接口芯片u7，can通信接口芯片u7的txd端和rxd端均与主控电路连接，can通信接口芯片u7的canh端和canl端用于与传感器四连接。

对于设置有can通信接口的一类传感器(这里记作传感器四)，本实施例还设置有can通信接口电路，主控电路通过can通信接口电路读取传感器四的监测数据。

进一步，如图5所示，can通信接口芯片u7的canh端串联有电阻r20，can通信接口芯片u7的canl端串联有电阻r21，can通信接口芯片u7的canh端和canl端之间设置有tvs管d13。

电阻r20和电阻r21起到限流的作用，避免过大的电流流入canh端和canl端、对can通信接口芯片u7造成损坏；d13用于吸收电压尖峰，避免过高的电压加在canh端和canl端之间。

进一步，如图6所示，还包括以太网接口电路，以太网接口电路包括依次连接的以太网接口芯片u6和接口端子p5，以太网接口芯片u6与主控电路连接，接口端子p5用于与传感器三连接。

本实施例还设置有以太网接口电路，用于与pc机连接，在pc机上安装软件，方便设置通信分站的配置信息和通信分站的数据分析逻辑。

进一步，如图6所示，还包括复位电路，复位电路包括串联的电阻r10和电容c18，电阻r10的一端与电源3v3_d连接，电容c18的一端接地，电阻r10和电容c18的串联点与以太网接口芯片u6的rstn端连接，电阻r10和电容c18的串联点还与主控电路连接。

当以太网接口电路正常工作时，电源3v3_d通过电阻r10为电容c18充电，以太网接口芯片u6的rstn端为高电平，当以太网接口电路工作异常时，主控电路接收不到以太网芯片u6发送的数据，主控电路输出低电平信号到以太网接口芯片u6的rstn端，将以太网接口芯片u6复位，以太网接口芯片u6重新开始正常工作。本实施例中复位电路的设置，实现了以太网接口芯片u6在通信异常时自动复位，实现对异常情况的自动重连。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。