專利名稱：閘門感知測控智能節點的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種閘門測控技術，具體是一種閘門感知測控智能節點。利用該節點， 可以實現閘門的主動控制。
背景技術：
當前閘門的測控基本采用有線方案，組成DCS控制系統。采用的閘門控制傳感器安裝紛雜，且在有線傳輸和供電的情況下，對線纜的依賴性非常強。限于成本，當前系統對閘門的運行參數一般不會全面采集，這在一定程度上也影響到閘門的安全可靠運行。另外， 當前系統對閘門的狀態處理要么在現在PLC系統中進行判斷處理，要么是在中控室進行判斷處理，間門本身完全處在一個被動控制的地位，在一些緊急故障情況下，處理不能及時。
發明內容
本發明提供一種閘門感知測控智能節點，能夠全面采集閘門狀態，并實現快速實時的主動控制。本發明是以如下技術方案實現的一種閘門感知測控智能節點，其特征在于，包括主節點和多個數據采集中端，主節點和多個數據采集中端均通過Zigbee單元接入當前閘門的物聯網絡中；數據采集中端自動通過物聯網與閘門主節點聯系，上傳采集到的數據、 接收配置數據。本發明的有益效果是，同現有技術相比，本發明采用物聯網技術，通過數據采集中端采集閘門的各有關數據，能夠全面采集閘門狀態，并實現快速實時的主動控制，同時能夠以有線或無線的通信方式，同其它閘門節點及中控室控制系統連接，一方面發送自身狀態， 一方面參預全局的監測，也能接收并響應中控室發來的相應間門控制命令。
圖1是本發明的系統結構框圖。圖2是微塵單元測控終端結構框圖。圖中1、主節點，2、Zigbee單元，3、物聯網絡，4、數據采集終端，5、微塵單元，6、測量傳感器，7、電源單元。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1所示，閘門感知測控智能節點主要由二大部分組成主節點1和數據采集終端4。主節點1和微塵單元4均通過Zigbee無線通信單元2接入當前閘門的物聯網絡3 中。本實施例主節點主體是配接有Zigbee無線通訊單元的單片機系統，其中的軟件采用嵌入式，以感知適應微塵單元自由增添或減少的情況。主節點的單片機采用STC的 89C58，具備3 程序存儲器、IK RAM和16KEEPR0M，片內集成看門狗、支持在線編程，完全滿足主節點的功能要求。軟件部分采用嵌入式編程方法，在工作周期內，自動完成對本閘門范圍內的微塵單元的掃描、確認、納入控制列表。能夠自動感知微塵的進入與退出。主節點是本發明中的核心，它主要完成三個功能1、通過物聯網絡和其它節點及中控室聯系，監測系統狀態，以決定自己是獨立運行還是納入系統群控中；2、將自己采集到的數據通過物聯網發送給中控室，接收并完成中控室發來的控制命令、設置命令及其它系統工作、自檢等調試命令；3、感知現地微塵存在，自動進行微塵配置，檢測微塵測量的數據、 工作狀態、實時報警處理等。主節點安裝在現地控制柜中，其供電由現地控制柜中的交流220V經電源整流處理后供給。主節點也支持RS485/CAN等常見工業現場總線以有線的方式同中控室直接連接，以與物聯網絡形成總線冗余，互為備份。主節點的數據采集全部通過物聯網來進行，因此并不接輸入，但卻具備有7個繼電器輸出，這些繼電器可以接入閘門控制二次回路中，以實現閘門的升、降、停止操作，同時可控制二次控制回路中的電可操作斷路器，以在緊急情況下，斷掉電可操作斷路器，保護閘門。主節點與其它閘門的主節點和中控室節點之間的通訊，是系統級主物聯網絡，各節點通過感知其它節點的存在來非判定系統的總的工作狀態，當發現不了其它點的存在時，便設置自己為獨立運行狀態。另外，如果一個節點故障了，可以通過一個簡短的故障通信幀，發給其它節點及中控室節點，以促使中控室及時報警并處理。工作狀態中，如果一個節點故障了，也會通知到自身管轄范圍內的微塵，以促使這些主節點設置到臨近的主節點， 臨近的主節點也會按一定規則來接管這些微塵的工作。這樣，在個別現地主節點損壞時，仍然能保證系統的正常運行。如圖2所示，數據采集中端4包括微塵單元5，微塵單元5接有Zigbee無線通訊單元和測量傳感器6，并由電源單元7供電。微塵單元5主體采用微功耗單片機。Zigbee單元負責與主節點間的物聯網絡的建立和通訊過程。電源單元7負責給微塵單元供電。電源的接入主要根據測量傳感器的類型來確定。對不需大激勵電壓且功率較小的測量傳感器， 或者不需要測量傳感器的微塵單元，可以采用電池供電。比如采用惠更斯電阻橋方式的荷重傳感器或者通過電壓/電流互感器采集電壓/電流數據的微塵，可以直接使用電池供電。 由于在非工作狀態下可由主節點設置進入休眠狀態，且單片機采用低功耗低電壓版本，經測試，一節9V方塊電池，可使這類微塵工作1.5年以上。對于需大激勵電壓或功率較大的傳感器，則需要接入220V交流電源，經電壓變換后取得適用的低壓直流電。如采用接觸式編碼器的開度傳感器，因功率所需較大，不適合采用電池供電。測量傳感器則根據微塵單元安裝位置來選擇，微塵單元本身是通用的。當安裝在開度位置用于開度測量時，則測量傳感器對應開度傳感器；當安裝在油溫測量位置時，則測量傳感器對應溫度傳感器。單片機負責采集傳感器數據，通過物聯網與本閘門的主節點聯絡，上報數據并接收主節點發來的設置信息。同時，按即定規則，對現地數據進行判斷，遇到緊急情況下，即直接向預定的備有執行機構的微塵單元發送緊急處理代碼，并報送主節點。 當遇到主節點故障時，還能自動感知周邊主節點，并發出請求接管命令。實現自動感知測控。為實現對閘門的全面監控，共設置了閘門開度、荷重、電壓/電流、上/下限位等傳感器；對液壓啟閉機的情況下，還設置對油壓、油溫、雙缸糾偏等參數，均能夠實現全面監控。而且由于采用了微功耗的微塵的布控方案，能夠在保證預算基本與傳統產品一致的情況下實現閘門的全面監控。 本發明還能夠實現閘門的主動控制功能。如液壓啟閉機的雙缸糾偏功能，即可以不經過主節點和現地PLC，由安裝在雙缸上的微塵芯片直接互連交互，發現雙缸偏差超過一定范圍后，即可直接發現糾偏信號給液壓控制部分，完成快速實時糾偏。在閘門在卡阻等故障時，荷重檢測微塵芯片會直接發出故障信息，使主節點及時切斷閘門控制機構，保證閘門停留在安全運行過程，同時給出相應報警。
權利要求
1.一種閘門感知測控智能節點，其特征在于，包括主節點(1)和多個數據采集中端 G)，主節點(1)和多個數據采集中端(4)均通過Zigbee單元( 接入當前閘門的物聯網絡中；數據采集中端自動通過物聯網與閘門主節點聯系，上傳采集到的數據、接收配置數據。
2.根據權利要求1所述的閘門感知測控智能節點，其特征在于，所述的主節點主體是配接有Zigbee無線通訊單元的單片機系統，其中的軟件采用嵌入式，以感知適應微塵單元自由增添或減少的情況。
3.根據權利要求1所述的閘門感知測控智能節點，其特征在于，所述的數據采集中端 (4)包括微塵單元(5)，微塵單元(5)接有Zigbee無線通訊單元和測量傳感器(6)，并由電源單元(7)供電。
4.根據權利要求3所述的閘門感知測控智能節點，其特征在于，所述的微塵單元(5)主體采用微功耗單片機。
全文摘要
本發明公開了一種閘門感知測控智能節點；涉及閘門測控技術。包括主節點和多個數據采集中端，主節點和多個數據采集中端均通過Zigbee單元接入當前閘門的物聯網絡中；數據采集中端自動通過物聯網與閘門主節點聯系，上傳采集到的數據、接收配置數據。有益效果是，同現有技術相比，本發明采用物聯網技術，通過數據采集中端采集閘門的各有關數據，能夠全面采集閘門狀態，并實現快速實時的主動控制，同時能夠以有線或無線的通信方式，同其它閘門節點及中控室控制系統連接，一方面發送自身狀態，一方面參預全局的監測，也能接收并響應中控室發來的相應閘門控制命令。
文檔編號G05B19/418GK102193542SQ20111006611
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者孫宇, 張超, 朱元彩, 田盼星 申請人:徐州凌特自動化工程有限公司