基于傳感器網絡井下用氣量監控設備制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于傳感器網絡井下用氣量監控設備，包含CPU控制電路，CPU控制電路連接有電源、A/D轉換電路、數據存儲器、斷電保護時鐘電路、D/A轉換電路、TTL/RS-232轉換電路，所述D/A轉換電路連接閥門，TTL/RS-232轉換電路連接通信模塊，斷電保護時鐘電路與數據存儲器連接，A/D轉換電路連接有I/V轉換電路，I/V轉換電路連接數據放大器、數據放大器連接現場設備接口。本實用新型專利技術能夠實時的監控井下用氣管道流量，壓力等參數，并能夠提供數據以便最終統計；采用光纖傳輸，做到信號的快速準確傳輸，更具有實時性等優點；還具有可靠節能等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

基于傳感器網絡井下用氣量監控設備
本技術涉及計算機網絡
，具體是涉及一種應用在管道網絡用氣量監控系統的基于傳感器網絡井下用氣量監控設備。
技術介紹
傳感器技術、通信技術和計算機技術構成了現代信息技術的三大基礎，三大技術的結合給信息化帶來了巨大的促進作用，使傳統檢測系統的信息采集、數據處理等方式產生質的飛躍，各種現場數據直接在網絡上傳輸、發布與共享；檢測系統本身也發生了質的飛躍，可在網絡上任何節點對現場傳感器進行在線編程和組態，使測控系統的結構和功能產生了重大變革。傳統應用在管道網絡用氣量監控系統的電流傳輸信號技術常常采用的是一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸，這種傳輸方式由于是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾；傳輸線的分布電阻會產生壓降；在現場不能提供儀表放大器的工作電壓。此外，現有的應用在管道網絡用氣量監控系統的單片機組成的自動控制系統中， 為了減少對采樣值的干擾，提高系統的可靠性，常常采用數字濾波的方法，但此方法不能消除周期性脈沖干擾又可以消除隨機脈沖干擾。
技術實現思路
為克服現有技術的不足，本技術提供一種應用在管道網絡用氣量監控系統的基于傳感器網絡井下用氣量監控設備。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是—種基于傳感器網絡井下用氣量監控設備，包含CPU控制電路，其特征是所述 CPU控制電路連接有電源、A/D轉換電路、數據存儲器、斷電保護時鐘電路、D/A轉換電路、 TTL/RS-232轉換電路，所述D/A轉換電路連接閥門，所述TTL/RS-232轉換電路連接通信模塊，所述斷電保護時鐘電路與數據存儲器連接，所述A/D轉換電路連接有I/V轉換電路，I/ V轉換電路連接數據放大器、數據放大器連接現場設備接口。所述CPU控制電路采用STC12C5412AD單片機。所述通信模塊由管理層、通信層、間隔層三部分組成，通信層起到連接管理層和間隔層的作用，它們之間的信息交換方式采用串行通信方式，通信的工作方式為主從式通信， 通信模塊的數據傳輸采用以太網光纖傳輸技術。所述現場設備接口需要采集3個物理量，分別是O 5V的壓力、4 20mA的流量以及調節閥反饋4 20mA。由于STC12C5410AD是電壓型A/D，所以需要將傳感器輸出的電流轉為電壓才能采集。本技術的有益效果是I、能夠實時的監控井下用氣管道流量，壓力等參數，并能夠提供數據以便最終統計；2、能夠方便的控制蝶閥的開閉和調節閥的開度，實現節能的目的；同時控制簡單， 只需在上位機發送控制命令，減輕了工作人員的負擔，并且便于管理；3、采用光纖傳輸，做到信號的快速準確傳輸；4、在不同層都設置了信號采集點，能夠實時觀察井下用氣狀態，并對數據進行存儲，進行月統計，年統計為決策人員提供數據支持；5、礦井開采分為多層，在同一時期并非所有層同時開采，可以關閉非開采層的蝶閥，這樣減少管道泄露。當開采進度慢時可以將調節閥的開度降低，以降低空壓機的負荷， 進而達到節能效果；6、井下提升設備功率大，設備啟動時產生電弧對于信號傳輸具有很大影響，采用光纖傳輸具有抗干擾性強，更具有實時性等優點。附圖說明圖I是本技術總體結構框圖。圖2是本技術的通信原理框圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本技術。應理解，這些實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。如圖I所示，一種基于傳感器網絡井下用氣量監控設備，包含CPU控制電路，CPU 控制電路連接有電源、A/D轉換電路、數據存儲器、斷電保護時鐘電路、D/A轉換電路、TTL/ RS-232轉換電路，所述D/A轉換電路連接閥門，TTL/RS-232轉換電路連接通信模塊，斷電保護時鐘電路與數據存儲器連接，A/D轉換電路連接有I/V轉換電路，I/V轉換電路連接數據放大器、數據放大器連接現場設備接口。所述CPU控制電路采用STC12C5412AD單片機。在使用單片機系統進行數據采集時，需要使用ADC將傳感器輸出的信號轉換為單片機可識別處理的數字信號。系統使用的單片機STC12C5412AD單片機內部已經帶有A/D轉換，故不需要再使用外置A/D轉換芯片。 STC12C5412AD系列帶A/D轉換的單片機在Pl 口(P1. 7 Pl. O)有8路10位高速A/D轉換器，速度可達100KHZ(10萬次/秒)。8路電壓輸入型A/D。上電復位后Pl 口為弱上拉型 I/O 口，用戶可以通過軟件設置將8路中任何一路設置為A/D轉換，不需作為A/D使用的口可繼續作為I/O 口使用。系統中需要采集3個物理量，分別是O 5V的壓力、4 20mA的流量以及調節閥反饋4 20mA。由于STC12C5410AD是電壓型A/D,所以需要將傳感器輸出的電流轉為電壓才能采集。本技術的目的是參照壓力和流量的實時值和現實工作所在的時間段來實時的控制閥門的開度和關閉狀態，從而一方面減輕了工作人員的負擔，另一方面還起到節能的作用。如圖2所示，本技術的通信模塊由管理層(站控層)、通信層(中間層)、間隔層(現場監控層)三部分組成，通信層起到連接管理層和間隔層的作用。它們之間的信息交換方式采用串行通信方式，通信的工作方式為主-從式通信，監控主機主動查詢，每5秒發送一次查詢信息。通信開始時監控機發出查詢命令，系統給出應答，雙方進入通信狀態， 否則系統會給出相應的故障告警。單片機的通信接口為串口，要對多個采集點組網需將串口網絡化，串口服務器就使得基于TCP/IP的串口數據流傳輸成為了可能，它能將多個串口設備連接并能將串口數據流進行選擇和處理，把現有的RS-232接口的數據轉化成IP端口的數據，然后進行IP化的管理，IP化的數據存取，這樣就能將傳統的串行數據送上流行的 IP通道，串口服務器完成的是一個面向連接的RS-232鏈路和面向無連接以太網之間的通信數據的存儲控制，系統對各種數據進行處理，處理來自采集板的串口數據流，并進行格式轉換，使之成為可以在以太網中傳播的數據幀；對來自以太網的數據幀進行判斷，并轉換成串行數據送達響應的串口設備。由于現場距離調度中心較遠，而且存在電磁干擾，所以數據傳輸采用以太網光纖傳輸技術，會涉及到光電信號的轉換，本技術選用光纖收發器。本技術是以單片機為核心，以“監測”和“控制”為目的、測控一體化的系統。 這種系統被稱為計算機測控系統，它對被控對象的控制是依據對被控對象的測量結果決定的。計算機測控系統硬件大體分為被測控對象、傳感器、輸入通道、計算機、輸出通道、控制電路模塊、執行機構等。本技術的監測對象是礦井的用氣量，主要包括管道流量和壓力；控制對象主要是智能型調節閥和開關型蝶閥。傳感器主要包括流量計和壓力傳感器，當然通過閥門內部的傳感器我們可以采集到閥門的開度和開關等狀態信息。輸入通道信號類別主要包括三路模擬量和一路數字量，采集的載體是以STC12C5410AD為核心的信號采集板卡。計算機是研華工控機，輸出通道是一路模擬量和一路開關量。控制電路模塊主要包括蝶閥開關量繼電器控制模塊和調節閥(4 20mA)輸出模擬量控制模塊。執行機構就是閥門本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于傳感器網絡井下用氣量監控設備，包含CPU控制電路，其特征是：所述CPU控制電路連接有電源、A/D轉換電路、數據存儲器、斷電保護時鐘電路、D/A轉換電路、TTL/RS？232轉換電路，所述D/A轉換電路連接閥門，所述TTL/RS？232轉換電路連接通信模塊，所述斷電保護時鐘電路與數據存儲器連接，所述A/D轉換電路連接有I/V轉換電路，I/V轉換電路連接數據放大器、數據放大器連接現場設備接口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王方漢，褚波，楊余旺，曹維勤，胡繼華，于林洋，張海蘭，田磊，駱爽，張麗，
申請(專利權)人：王方漢，褚波，楊余旺，
類型：實用新型
國別省市：