一种矿用一般型监测分站

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一种矿用一般型监测分站 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种用于金属非金属矿山的地面及井下环境监测、人员识别、无线通信、视频监控用的自带电源的综合监控电气设备，属矿井安全监测技术领域。 背景技术\n[0002] 目前公知的矿用分站，主要为功能单一的环境监测分站、人员识别读卡分站、无线通信基站等，分别应用于矿井环境监测系统、矿井人员定位管理系统、矿井无线通信系统等。各系统在矿井中分别布线、各自为阵，安装维护这些系统需要投入大量的人力物力。也有将人员识别读卡功能与无线通信功能合为一体的矿井分站能够简化系统的结构。近年来也有进行“三网合一”的系统，其结构主要是增加矿用光纤交换机设备，建立井下光纤环网，各类分站与本区域的矿用光纤交换机相连，各区域的矿用光纤交换机和地面主机再组成光纤环网进行数据通讯。 \n[0003] 公知的矿用分站一般都由18V～24V直流电源供电，而矿井下供电为交流\n220V/380/660V，因此公知的矿用分站必须专门配接矿用电源箱为分站及分站所连接的各类传感器或读卡器供电。 \n发明内容\n[0004] 本实用新型的目的是，根据公知矿用分站在结构上、功能上的缺点和不足，本实用新型公开一种矿用一般型监测分站。 \n[0005] 本实用新型的技术方案是，本实用新型一种矿用一般型监测分站由电源模 块、电池组、主控板、读卡板、串口服务器板、光纤交换板、无线通信AP板组成。主控板通过连接主单片机的RS485通讯电路连接串口服务器板，串口服务器板连接光纤交换板，并通过光纤交换板与光纤环网相连，无线通信AP板连接光纤交换板；主控板通过主单片机和显示单片机连接环境监测或人员信息检测模块和声光报警器；交流电源经AD/DC转换到DC/DC变换后分别接至备用的电池组和向其它电路供电的电源模块。 \n[0006] 主控板由单片机控制电路、传感器或读卡器信号采集电路、RS485通讯电路、遥控接收和显示电路、声光报警电路、控制输出电路组成。主控板使用了两个单片机，一个主单片机为多功能双串口W77E58单片机，主要用于信息采集、处理、通讯使用，另一个单片机为\n89S52单片机，用于显示和声光报警输出使用。 \n[0007] 本实用新型KJ752-F矿用一般型监测分站（简称分站）在结构上将电源模块、电池组、主控板、串口服务器板、光纤交换板、无线通信AP板一体化安装于一个分站壳体内；功能上实现一个分站集电源供电（含后备电池）、环境监测功能、读卡器信息采集功能、人员识别读卡功能、无线通信功能、光纤交换机功能于一体，还可外接光纤视频信号等，一个分站可同时应用于矿井环境监测系统、矿井人员定位管理系统、矿井无线通信系统、矿井视频监控系统，真正做到矿山井下“多网合一”为矿山企业减少投资，大大减轻安装维护的投入的人力和物力。 \n[0008] 本实用新型分站内部电路主要由电源模块、电池组、主控板、读卡板、串口服务器板、光纤交换板、无线通信AP板等组成。主要功能集中在主控板上，用于与环境监测系统或人员定位系统中心站主机的通讯，以及模拟量和开关量数据接收、处理、显示及控制或采集读卡器所识别的人员信息并显示每个读卡 器所接收到的人数；读卡板可直接读取其识别区域的识别卡信息，并与人员定位系统中心站主机直接通讯并显示。主控板将各自采集的信息通过各自的RS485通讯电路与串口服务器板连接，串口服务器板将这两路RS485信号转换成TCP/IP信号，通过串口服务器板的RJ45口再与光纤交换板的电口连接，将电信号转换为光信号通过光口进入光纤环网与地面各自的监控主机通讯。无线通信AP板用于无线WIFI手机之间的通信。电源部分提供4路18V电源供本机工作及外部连接的八路模拟量或开关量传感器供电。交流电停电时，电池组在控制电路的控制下自动投入使用，交流电工作时，同时给电池组充电，并具有过充过放保护功能及电池超温及过压保护功能。 [0009] 本实用新型的有益效果是，实现了由一种矿用一般型监测分站实现集电源供电（含后备电池）、环境监测功能、人员识别读卡功能、无线通信功能、视频监控功能、光纤交换机功能于一体，可同时应用于矿井环境监测系统、矿井人员定位管理系统、矿井无线通信系统、矿井视频监控系统，真正做到矿山井下“多网合一”，为矿山企业减少投资，大大减轻安装维护的投入的人力和物力。 \n[0010] 本实用新型适用于矿井环境监测、矿井人员定位、矿井无线通信、矿井视频监控管理。 \n附图说明\n[0011] 图1为本实用新型矿用一般型监测分站的外观及总装结构主视图； [0012] 图2本实用新型矿用一般型监测分站的总装结构剖视图； \n[0013] 图3为本实用新型的电路原理图； \n[0014] 图中图号：1是防水电缆进线嘴；2是蓄电池；3是显示窗；4是蜂鸣器；5是铭牌；6是电涌保护器；7是可调电源；8是光纤交换机板；9无线通信AP模 块；10是主控电路板；\n11是顶面；12是网路延伸器；13是底面；14是基板底座；15是电源模块；16是串口服务器板。 \n具体实施方式\n[0015] 本实用新型以KJ752-F矿用一般型监测分站为本实用新型的实施例。 [0016] 图1为本实施例KJ752-F矿用一般型监测分站的外观及总装结构示意图。 [0017] 本实施例矿用一般型监测分站外围共有10个防水电缆进线嘴，其中一个较大的是交流电源电缆进线嘴，另外八个较小的是外接各种传感器电缆进线嘴；内部设计为一个整体的机芯由螺丝固定与分站外壳底座整个机芯可以整体装入和取出，便于调试和维护。\n整个机芯分三层：电涌保护器、稳压开关电源模块、免维护铅酸蓄电池装入电池槽内分别用螺丝固定于机芯底座；串口服务器板、光纤交换板、无线通信AP板位于中间层分别用螺柱固定于机芯；电源开关旋钮、电源线和控制线接线柱、主控板用螺柱固定于机芯最上部，读卡板由四个小螺柱固定在主控板上，八路传感器或读卡器电缆接线插座焊接在主控板上；\n分站外壳盖板有两个显示窗口，读卡板上LCD显示器位于左边显示窗口下，传感器或读卡器信息显示数码管位于右边显示窗口下。 \n[0018] 图2为本实施例KJ752-F矿用一般型监测分站的电路原理图，外部交流电源通过电源线接入本分站的交流接线柱端子，经稳压开关电源模块的AC/DC和DC/DC转换以及电源控制电路，输出4路18V电源供本机工作及外部连接的八路传感器或读卡器供电。电池组为一节OT7-12型免维护铅酸蓄电池，容量为12V/7Ah，当交流电停电时，电池组在电源控制电路的控制下自动投入使用，交流电工作时，电源控制电路同时给电池组充电，并具有过充过放保护功能及电池超温及过压保护功能。主控板主要由单片机控制电路、传感器或读卡器信号采集电路、 RS485通讯电路、遥控接收和显示电路、声光报警电路、控制输出电路等组成。主控板使用了两个单片机，一个主单片机为多功能双串口W77E58单片机，主要用于信息采集、处理、通讯使用，另一个单片机为89S52单片机，用于显示和声光报警输出使用。\n主控板既可为环境监测系统使用又可为人员定位系统使用。当为环境监测系统使用时，可通过遥控器将该分站设置为环境监测分站模式，八路外接传感器信号通过主控板信号采集电路进入主单片机的八个输入P1.0～P1.7，在单片机软件控制下将这八路信号进行实时采集、运算处理，并传送给显示单片机控制进行数据显示并超限声光报警和控制输出信号，同时将这些实时数据和状态通过RS485通讯电路上传给上位机并接收上位机的命令；当为人员定位系统使用时，可通过遥控器将该分站设置为人员定位分站模式，八路外接读卡器RS485通讯线并接在主控板的另一路RS485通讯电路上，然后进入主单片机的复用功能脚P1.2和P1.3，该复用功能脚既可做标准的输入输出口又可做串口1的接收（RXD1）和发送口(TXT1)(主单片机的串口0已用于和地面系统主机的串口通讯用)，在单片机软件控制下依次这八路读卡器采集的人员信息进行实时通讯采集，并传送给显示单片机控制显示每个读卡器区域的人员数，同时将这些实时的人员信息通过串口0及RS485通讯电路上传给上位机并接收上位机的命令。该分站自带的读卡板可直接读取经过该分站识别区域的识别卡卡号和信息，该读卡板电路由单片机控制电路、RFID无线收发电路、数据存储电路、LCD显示电路等组成，当工作人员携带识别卡经过该分站的识别区域时，分站通过RFID无线收发电路读取该识别卡卡号和信息，单片机将实时收到的人员数量和卡号信息进行实时显示，同时将这些信息通过RS485通讯电路上传给上位机并接收上位机的命令，当通讯故障时将这些信息存储，待通讯正常后将 这一时段信息补传。主控板和读卡板将各自采集的信息通过各自的RS485通讯电路与串口服务器板连接，每个串口服务器板各分配一个唯一的网络IP地址，串口服务器板将这两路RS485信号转换成TCP/IP信号，通过串口服务器板RJ45口与光纤交换板的电口连接，将电信号转换为光信号进入光纤环网与地面各自的监控主机通讯。光纤交换板共有3个电口和2对光口；无线通信AP板用于与无线WIFI手机的通信，通过自身网口与光纤交换板连接进入光纤环网，在地面调度软件的控制下实现语音通话等功能；外部的光纤视频信号也可接入本分站的光纤输入口通过光纤环网进入地面视频监控系统。