一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型多功能水文監測平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于WiFi?MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，具體而言，就是將WiFi?MESH技術與水溫、液位、PH值、濁度、電導率、水化學系列水質傳感器有效融合，從而組建高效的無線MESH網絡，達到對目標水域水文狀況的遠程實時監測。本實用新型使用的電路全部為本質安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環境中仍可以安全使用，在有線網絡斷網情況下，仍然可以通過WiFi無線網絡進行水文數據傳輸，極大提高了井下水文監測的安全性。
【專利說明】—種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型多功能水文監測平臺
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦水文監測領域，是一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文多功能監測平臺。該平臺主要針對當前水文監測的實時、遠程和大面積的要求，以無線MESH網絡為構架，利用WiFi技術與水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導率傳感器、水化學系列水質傳感器相結合，實現對目標水域水文狀況的遠程實時監測。
【背景技術】
[0002]隨著傳感器技術和數據通訊技術的發展，一個精度更高、實時性更強、運行更可靠、自動化程度更高，能夠連續長期測量并利用計算機分析、輔助決策的，適用各種不同環境的水位(水壓)數據進行時實測量和采集，對礦井水害進行及時預報的礦井水文動態智能監測系統，對于及時掌握地下水動態、保證礦井的安全具有重要的現實意義。在日常工作中，該系統通過觀測孔水位的變化可以進行礦井涌水量的預計，對礦井規劃、發展具有重要指導意義；開采過程中，可以進行采、掘、開工作面涌水量預計，對合理布置排水系統，保證安全生產具有重要作用；突水發生后，可以通過該系統及時掌握地下水位動態變化，對突水水源進行迅速準確的分析、判斷，有針對地進行防治水工作，最大限度的減少損失。但目前煤礦井下的水壓數據一般是通過有線(RS485或者頻率信號)進行數據傳輸，在發生事故導致斷網或者停電情況下，井下的水壓數據就不能傳輸到地面，無從了解現場情況，給排水和施救帶來很大的問題。日新月異的現代通信技術可以解決一些普通的通信問題，但是煤礦井下屬于惡劣的爆炸性氣體環境，所以實現通信前為了保證安全，設備的防爆處理尤為重要。
[0003]無線網狀網(WiFi Mesh)，是一種基于WiFi技術而發展出來的一種新型的無線城域網解決方案，由于其具有自組網，自修復，自平衡，自動擴展等特點，目前正在世界范圍內尤其是歐美等發達國家掀起應用熱潮。與傳統無線網絡完全不同，WiF1-Mesh大幅降低運營商對網絡部署的成本和復雜程度，具有如下特點:
[0004](I)是一種新型無線技術，提供無線路由功能，可擴展WiFi形成無線城域網；
[0005](2)單節點無線性能比WiFi有很大增強，滿足構建無線城域網的要求；
[0006](3)網絡拓撲成網狀；
[0007](4)具備多跳功能；
[0008](5)網絡具有自組織能力；
[0009](6)網絡具有自修復能力；
[0010](7)網絡具有自平衡能力；
[0011](8)高帶寬，低成本。
【發明內容】
[0012]本發明提供了一種在煤礦井下的特殊環境中，不僅能夠實現水溫、液位、PH值、濁度、電導率、水化學系列水質數據采集，還可以實時配合其他通信設備通過有線和無線多種方式傳送數據信息，并在掉電時存儲各種數據信息的基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文多功能監測平臺，本技術方案不僅擴展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
[0013]所述的基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，由多個無線水文監測節點構成，每個節點的主要功能模塊包括電源模塊、數據處理器模塊、802.1ln的WiFi無線信號收發模塊、以太網通信模塊、485通信模塊、存儲模塊、水溫傳感模塊、液位傳感模塊、PH值傳感模塊、濁度傳感模塊、電導率傳感模塊、水化學傳感模塊和天線。
[0014]所述的一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，基于WiFi技術標準，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網絡，實現對目標水域的實時遠程監測。
[0015]所述的電源模塊擁有蓄電池、太陽能電池、風能轉換器和AC/DC電源轉換器四重保障，保證平臺充足而安全的電源供應。
[0016]每個監測節點監測的數據可以沿著其他傳感器節點逐跳地進行數據傳輸，在傳輸過程中監測數據可被多個節點處理，經過多跳后路由到會聚結點，最后到達調度中心計算機。用戶通過調度中心計算機對WiFi MESH網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。
[0017]所述的一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺內部的電路全部為本質安全電路，既可以保證在煤礦井上環境應用，也可以保證在煤礦井下爆炸性環境進行應用。
[0018]使用中，從所述的水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導率傳感器、水化學系列水質傳感器發送的數據，通過數據存儲模塊進行處理，同時傳送給所述的WiFi無線信號收發模塊、485通信模塊和以太網通信模塊。所述的WiFi無線信號收發模塊、485通信模塊和以太網通信模塊，會將數據傳送給與之相連的下一級水文監測平臺，直到這些數據傳輸到地面服務器或地面調度中心為止。反之，從地面調度中心發出的語音等其他數據經所述的WiFi無線信號收發模塊反向傳輸到所述的數據處理模塊后，所述的數據處理模塊對接收到的數據進行識別處理，如果識別所接收到的數據包的目的地是本水文監測平臺，那么就執行相關命令，并通過所述的WiFi無線信號收發模塊及天線將采集到的壓力數據發回井上調度中心，從而實現雙向通信。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020]1.保證了井下所有鉆孔的水溫、液位、PH值、濁度、電導率、水化學系列水質數據的實時傳輸，同時具備有線和無線數據傳輸方式，可以保證在斷網或者斷電的情況下，仍能通過WiFi MESH網絡穩定傳輸井下現場水壓數據，保證救援工作的順利開展。
[0021]2.本發明無線通信基于WiFi通信協議，可與802.llb/g/n兼容，并且同時具備RS485和以太網兩種有線傳輸端口，備很好的可擴展性。
[0022]3.本發明的基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文多功能監測平臺的結構簡單、加工方便，生產效率大大提高，成本也大大降低。
[0023]4.由于本發明使用的電路全部為本質安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環境中仍可以安全使用。
[0024]5.本技術方案不僅擴展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的原理示意框圖【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0027]本實施例為發明優選實施例，凡其原理及基本結構與本發明相同的，均屬于本發明的保護范圍內。
[0028]參照圖1，本發明提供了一種在煤礦井下的特殊環境中，不僅能夠實現水溫、液位、PH值、濁度、電導率、水化學系列水質數據采集，還可以實時配合其他通信設備通過有線和無線多種方式傳送數據信息，并在掉電時存儲各種數據信息的基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文多功能監測平臺，本技術方案不僅擴展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
[0029]所述的基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，由多個無線水文監測節點構成，每個節點的主要功能模塊包括電源模塊、處理器模塊、無線收發模塊、存儲模塊、水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導率傳感器、水化學系列水質傳感器
坐寸ο
[0030]所述的一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，基于WiFi技術標準，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網絡，實現對目標水域的實時遠程監測。
[0031]所述的電源模塊擁有蓄電池、太陽能電池、風能轉換器和AC/DC電源轉換器四重保障，保證平臺充足而安全的電源供應。
[0032]每個監測節點監測的數據可以沿著其他傳感器節點逐跳地進行數據傳輸，在傳輸過程中監測數據可被多個節點處理，經過多跳后路由到會聚結點，最后到達調度中心計算機。用戶通過調度中心計算機對WiFi MESH網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。
[0033]所述的一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺內部的電路全部為本質安全電路，既可以保證在煤礦井上環境應用，也可以保證在煤礦井下爆炸性環境進行應用。
[0034]使用中，從所述的水溫傳感器、液位傳感器、PH值傳感器、濁度傳感器、電導率傳感器、水化學系列水質傳感器發送的數據，通過數據存儲模塊進行處理，同時傳送給所述的WiFi無線信號收發模塊、485通信模塊和以太網通信模塊。所述的WiFi無線信號收發模塊、485通信模塊和以太網通信模塊，會將數據傳送給與之相連的下一級水文監測平臺，直到這些數據傳輸到地面服務器或地面調度中心為止。反之，從地面調度中心發出的語音等其他數據經所述的WiFi無線信號收發模塊反向傳輸到所述的數據處理模塊后，所述的數據處理模塊對接收到的數據進行識別處理，如果識別所接收到的數據包的目的地是本水文監測平臺，那么就執行相關命令，并通過所述的WiFi無線信號收發模塊及天線將采集到的壓力數據發回井上調度中心，從而實現雙向通信。
[0035]本發明保證了井下所有鉆孔的水溫、液位、PH值、濁度、電導率、水化學系列水質數據的實時傳輸，同時具備有線和無線數據傳輸方式，可以保證在斷網或者斷電的情況下，仍能通過WiFi MESH網絡穩定傳輸井下現場水壓數據，保證救援工作的順利開展。本發明無線通信基于WiFi通信協議，可與802.llb/g/n兼容，并且同時具備RS485和以太網兩種有線傳輸端口，備很好的可擴展性。本技術方案由于使用的電路全部為本質安全電路，從而使得在煤礦井下惡劣的爆炸性氣體環境中仍可以安全使用，不僅擴展了功能、降低了成本造價、安裝簡單、維護方便、而且徹底杜絕了安全隱患。
[0036]總之，在本發明中，結合煤礦爆炸性氣體環境的要求對通信設備做了完整的安全設計，是煤礦安全技術與先進的WiFi技術、MESH組網技術、傳感技術等良好結合的產物。
[0037]以上實施例僅用以說明本發明而非限制，本發明也并不僅限于上述舉例，一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
【權利要求】
1.一種基于WiFi MESH技術的煤礦本安型水文監測平臺，由多個無線水文監測節點構成，每個節點的主要功能模塊包括電源模塊、數據處理器模塊、802.1ln的WiFi無線信號收發模塊、以太網通信模塊、485通信模塊、存儲模塊、水溫傳感模塊、液位傳感模塊、PH值傳感模塊、濁度傳感模塊、電導率傳感模塊、水化學傳感模塊和天線；所述的電源模塊分別與數據處理器模塊、802.1ln的WiFi無線信號收發模塊、以太網通信模塊、485通信模塊、水溫傳感模塊、液位傳感模塊、PH值傳感模塊、濁度傳感模塊、電導率傳感模塊、水化學傳感模塊相連接；數據處理模塊分別與802.1ln的WiFi無線信號收發模塊、以太網通信模塊、485通信模塊、水溫傳感模塊、液位傳感模塊、PH值傳感模塊、濁度傳感模塊、電導率傳感模塊、水化學傳感模塊相連接；802.1ln的WiFi無線信號收發模塊除了與電源模塊和數據處理模塊相連外，還分別與兩個天線相連接。
【文檔編號】G01D21/02GK203405227SQ201320102863
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年3月7日 優先權日:2013年3月7日
【發明者】劉志高, 悅紅軍, 李建軍 申請人:北京華安奧特科技有限公司