專利名稱：一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及備用電源管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的備用電源管理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)以煤為主要能源的國家，不斷提高煤礦的安全生產(chǎn)技術(shù)水平一直是黨、政府和行業(yè)共同追求的目標(biāo)?，F(xiàn)在我國絕大部分煤礦安裝使用了各種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦下井人員定位系統(tǒng)、信集閉系統(tǒng)、頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，這些監(jiān)控通常以分布式狀態(tài)安裝布置在井下的大巷中。為保障這些監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，在煤礦電網(wǎng)故障時(shí)各監(jiān)控系統(tǒng)能正常穩(wěn)定工作，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各監(jiān)控分站內(nèi)都裝配了備用電源。備用電源的管理對(duì)于整個(gè)煤礦的生產(chǎn)安全十分重要，引起了人們的關(guān)注。如公開號(hào)為CN102355026A的中國專利就提出了一種煤礦電子設(shè)備后備儲(chǔ)能電源管理系統(tǒng)，包括為整個(gè)電路提供電源的整流供電電源的市電、后備電源、煤礦電子設(shè)備，其中整流供電電源與充電模塊連接，該充電模塊通過連接端口與后備電源連接，所述后備電源包括電池組、MCU、溫度檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊、智能電壓模塊、均衡模塊、顯示模塊、充電/放電電路、報(bào)警電路，其中充電模塊用于對(duì)電池組充電，電池電壓檢測(cè)模塊通過對(duì)電池組的單體電池電壓進(jìn)行檢測(cè)。目前部分監(jiān)控系統(tǒng)具有針對(duì)監(jiān)控分站備用電源的管理系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)分站備用電源的熱、電參數(shù)，但這些電源管理系統(tǒng)相互獨(dú)立，沒有實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的集成，形成信息孤島。這主要是因?yàn)楝F(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)訪問分站仍采用主從輪詢方式，當(dāng)分站數(shù)量較多或通信數(shù)據(jù)包較大時(shí)，數(shù)據(jù)輪詢采集周期長，通信實(shí)時(shí)性差，且如果某個(gè)分站通信故障，容易導(dǎo)致后續(xù)分站采集數(shù)據(jù)時(shí)間延遲甚至通信中斷。因此，如果采用這種主從通信方式進(jìn)行電源管理系統(tǒng)信息的采集與集成，將會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的通信實(shí)時(shí)性和可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)及方法，能夠使得該備用電源管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)，用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括地面系統(tǒng)，該地面系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和信號(hào)轉(zhuǎn)換器；井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括LonWorks總線，多個(gè)監(jiān)控分站及各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源，多個(gè)LonWorks設(shè)備,該LonWorks設(shè)備用于采集各備用電源的熱、電參數(shù)，并將采集的信息主動(dòng)發(fā)送到所述LonWorks總線上；井下系統(tǒng)的LonWorks總線將所述信息傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)與井下系統(tǒng)的連接。進(jìn)一步地，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。進(jìn)一步地,所述LonWorks接口用于接收來自井下系統(tǒng)中LonWorks總線的信息,并將該信息進(jìn)行集成。進(jìn)一步地，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口將集成后的信息向監(jiān)控主機(jī)行進(jìn)信息傳輸。進(jìn)一步地,所述LonWorks設(shè)備包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。進(jìn)一步地，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口采集備用電源的熱、電參數(shù)。本發(fā)明還提供了一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理方法，用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)分站,通過基于神經(jīng)元芯片PL3120的LonWorks設(shè)備采取各分站備用的熱、電參數(shù)；各個(gè)LonWorks設(shè)備將采集的參數(shù)信息主動(dòng)發(fā)送到一個(gè)LonWorks總線上；該一個(gè)LonWorks總線將所述參數(shù)信息傳輸?shù)叫盘?hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器將所述參數(shù)信息進(jìn)行集成；將集成后的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行顯示。進(jìn)一步地，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。 進(jìn)一步地,所述LonWorks接口接收來自一個(gè)LonWorks總線的信息,并將該信息進(jìn)行集成。進(jìn)一步地，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口將集成后的信息向監(jiān)控主機(jī)行進(jìn)信息傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一個(gè)LonWorks總線同時(shí)并行處理多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的信息，監(jiān)控實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性良好。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例一中的基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例二中基于LonWorks總線的分布式備用電源管理方法的步驟流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例一LonWorks總線是一種基于分布式對(duì)等無主通信方式的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在不依賴于其他節(jié)點(diǎn)的情況獨(dú)立發(fā)送、接收和處理網(wǎng)絡(luò)信息。LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線的核心是Neuron (神經(jīng)元)芯片，它是一種超大規(guī)模集成電路，
本實(shí)施例中選用的是PL3120芯片，PL3120芯片上集成了介質(zhì)訪問處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器與應(yīng)用處理器等3個(gè)CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等部件，它有效集成了通信、控制、調(diào)度和I/O等功能。在LonWorks總線的集成芯片PL3120的3個(gè)8位CPU中，第一個(gè)用于完成開放互連模型中第I和第2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理。第二個(gè)用于完成第3 6層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲(chǔ)信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。本發(fā)明將LonWorks總線用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的備用電源管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源進(jìn)行同時(shí)和并行管理，解決現(xiàn)有總線通信技術(shù)中采用主從輪詢方 式，當(dāng)分站數(shù)量較多或通信數(shù)據(jù)包較大時(shí)，數(shù)據(jù)輪詢采集周期長，通信實(shí)時(shí)性差的問題。圖1示出了本發(fā)明具體實(shí)施例1中的基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括在地面之上的系統(tǒng)和井下系統(tǒng)，其中，在地面之上的系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，監(jiān)控主機(jī)用于最后集成信息的顯示，信號(hào)轉(zhuǎn)換器又包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口，Lonfforks接口用于接收來自井下系統(tǒng)中LonWorks總線的信息，并將該信息進(jìn)行集成，神經(jīng)元芯片PL3120通過串口將集成后的信息向監(jiān)控主機(jī)行進(jìn)信息傳輸。井下系統(tǒng)包括LonWorks總線，多個(gè)監(jiān)控分站及各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源和多個(gè)Lonfforks設(shè)備,該LonWorks設(shè)備用于采集各備用電源的溫度、電量、電壓等熱、電參數(shù)，并將采集的信息主動(dòng)發(fā)送到所述LonWorks總線上。Lonfforks設(shè)備又包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。其中的神經(jīng)元芯片PL3120通過串口采集備用電源的熱、電參數(shù)。設(shè)備通過LonWorks接口將采集的信息主動(dòng)發(fā)送到一個(gè)LonWorks總線上。由圖1中可以看出一個(gè)LonWorks總線連接多個(gè)監(jiān)控分站，為監(jiān)控分站I,監(jiān)控分站2，監(jiān)控分站η等，可以根據(jù)需要連接η個(gè)監(jiān)控分站(η為自然數(shù))。在這些監(jiān)控分站中，備用電源與LonWorks設(shè)備中的串口連接。神經(jīng)元芯片PL3120通過串口采集備用電源的熱、電參數(shù)，將這些參數(shù)傳輸?shù)絃onWorks接口。每個(gè)監(jiān)控分站都重復(fù)上述的動(dòng)作,各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的參數(shù)信息從各個(gè)LonWorks接口主動(dòng)發(fā)送到一個(gè)LonWorks總線上。這一個(gè)LonWorks總線可以將所有的這η個(gè)監(jiān)控分站的參數(shù)信息同時(shí)發(fā)送到信號(hào)轉(zhuǎn)換器的Lonfforks接口上，不需要主從輪詢，可以保證監(jiān)控系統(tǒng)的通訊實(shí)時(shí)性。在將上述信息進(jìn)行集成之后，再由神經(jīng)元芯片PL3120通過串口發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)上，進(jìn)行顯示。這樣，這η個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的信息都能夠被同時(shí)監(jiān)控，并且監(jiān)控的方式是并行進(jìn)行，不會(huì)出現(xiàn)輪詢方式中，如果某個(gè)分站通信故障，容易導(dǎo)致后續(xù)分站采集數(shù)據(jù)延遲甚至通信終端的問題，提高可靠性。本具體實(shí)施中采用的神經(jīng)元芯片PL3120提供了 12個(gè)I/O引腳，它們可配置為一個(gè)或38個(gè)預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出模式。各種I/O模式與兩個(gè)板上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器相結(jié)合使得PL 3120與應(yīng)用電路接口使用最少的外部邏輯或軟件開發(fā)。神經(jīng)元芯片PL3120不僅可以采取各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的信息，在信號(hào)轉(zhuǎn)換器中，它也是核心的芯片，將集成后的信息一次傳遞到監(jiān)控主機(jī)上。本實(shí)施例中的備用電源管理系統(tǒng)，可以同時(shí)處理多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的信息，在分站數(shù)量較多時(shí)，也能同時(shí)進(jìn)行處理，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的通信實(shí)時(shí)性，提高了可靠性。具體實(shí)施例二 圖2顯示了本實(shí)施例中基于LonWorks總線的分布式備用電源管理方法的步驟流程圖。如圖2所示，首先，將備用電源與LonWorks設(shè)備中串口連接。神經(jīng)元芯片PL3120通過串口采集備用電源的熱、電參數(shù)，如圖2中的步驟S101。接著，將這些參數(shù)傳輸?shù)絃onWorks接口，如圖2中的步驟102。每個(gè)監(jiān)控分站都重復(fù)上述的動(dòng)作，各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的參數(shù)信息從各個(gè)LonWorks接口主動(dòng)發(fā)送到一個(gè)LonWorks總線上,如圖2中的步驟103,這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源信息的同時(shí)和并行管理。Lonfforks總線將所有的信息發(fā)送到信號(hào)轉(zhuǎn)換器的LonWorks接口上，如圖2中的步驟104，在將上述信息進(jìn)行集成之后，再由神經(jīng)元芯片PL3120通過串口發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)上，如圖2中的步驟105，最后，監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行顯示，如圖2中的步驟106。本實(shí)施例中的備用電源管理方法，利用了 LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線強(qiáng)大的處理功能，可以同時(shí)并行處理多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源的信息，不需要主從輪詢，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的通信實(shí)時(shí)性，提高了可靠性。注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
權(quán)利要求
1.一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)，用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括 地面系統(tǒng)，該地面系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和信號(hào)轉(zhuǎn)換器； 井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括LonWorks總線，多個(gè)監(jiān)控分站及各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源，多個(gè)LonWorks設(shè)備,該LonWorks設(shè)備用于采集各備用電源的熱、電參數(shù)，并將采集的信息主動(dòng)發(fā)送到所述LonWorks總線上； 井下系統(tǒng)的LonWorks總線將所述信息傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)與井下系統(tǒng)的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括神經(jīng)元芯片 PL3120 和 LonWorks 接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述LonWorks接口用于接收來自井下系統(tǒng)中LonWorks總線的信息，并將該信息進(jìn)行集成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口將集成后的信息向監(jiān)控主機(jī)行進(jìn)信息傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述LonWorks設(shè)備包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口采集備用電源的熱、電參數(shù)。
7.一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理方法，用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟 針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)分站，通過基于神經(jīng)元芯片PL3120的LonWorks設(shè)備采取各分站備用的熱、電參數(shù)； 各個(gè)LonWorks設(shè)備將采集的參數(shù)信息主動(dòng)發(fā)送到一個(gè)LonWorks總線上； 該一個(gè)LonWorks總線將所述參數(shù)信息傳輸?shù)叫盘?hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器將所述參數(shù)信息進(jìn)行集成； 將集成后的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的備用電源管理方法，其特征在于，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括神經(jīng)元芯片 PL3120 和 LonWorks 接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述LonWorks接口接收來自一個(gè)LonWorks總線的信息,并將該信息進(jìn)行集成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的備用電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)元芯片PL3120通過串口將集成后的信息向監(jiān)控主機(jī)行進(jìn)信息傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于LonWorks總線的分布式備用電源管理系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括在地面之上的系統(tǒng)和井下系統(tǒng)，其中，在地面之上的系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)和信號(hào)轉(zhuǎn)換器，監(jiān)控主機(jī)用于最后集成信息的顯示，信號(hào)轉(zhuǎn)換器又包括神經(jīng)元芯片PL3120和LonWorks接口。井下系統(tǒng)包括LonWorks總線，多個(gè)監(jiān)控分站及各個(gè)監(jiān)控分站的備用電源和多個(gè)LonWorks設(shè)備，該LonWorks設(shè)備用于采集各備用電源的溫度、電量、電壓等熱、電參數(shù)，并將采集的信息主動(dòng)發(fā)送到所述LonWorks總線上。本發(fā)明將LonWorks總線用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的備用電源管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控分站的備用電源進(jìn)行同時(shí)和并行管理，解決現(xiàn)有總線通信技術(shù)中采用主從輪詢方式，當(dāng)分站數(shù)量較多或通信數(shù)據(jù)包較大時(shí)，數(shù)據(jù)輪詢采集周期長，通信實(shí)時(shí)性差的問題。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103019209SQ20121054813
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者王紅堯, 王鵬, 溫良, 葉錦嬌, 賀玉凱, 孟慶勇, 李起偉, 魏峰, 李忠奎, 王喜勝, 張立亞, 蘇珂嘉, 賈曉娣, 霍中剛, 姚永輝 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院