[发明专利]基于ZigBee无线传感网络的带式输送机监测系统

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网领域，具体是一种能够测量带式输送机多种运行环境参数的无线传感网络监测系统。

背景技术

随着生产技术的提高，输送机被广泛的应用于矿山、码头、冶金、建材、机械及仓储业的物料输送。在输送机运行中就需要对输送机本身状况进行监测，以达到减少人身损害及提高生产效率的目的。因此，设计既可靠又实用的输送带数据采集系统是非常必要的。在传统的数据采集系统中，节点之间采用有线方式连接，存在布线施工量大、工期长、成本高、功耗高、可移植性差的问题。以ZigBee无线传感器网络为基础的随机部署、自动组网的无线传输方式可以很好地解决这些问题。

发明内容

    本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于ZigBee无线传感网络的带式输送机监测系统，用于监测带式输送机的运行环境参数，以便于管理人员对带式输送机的运行状况进行管理。

按照本发明提供的技术方案，所述基于ZigBee无线传感网络的带式输送机监测系统包括：终端节点、路由器和协调器，协调器通过以太网与上位机相连，终端节点和路由器通过自组织方式形成无线网络，通过多跳中继方式将采集到的数据传送给协调器；其中，所述终端节点和路由器包括：输送带跑偏监测节点、输送带速度测量节点、输送带温度测量节点、输送带烟雾测量节点和输送机堆料监测节点；每个终端节点和路由器均将传感器的核心处理器和ZigBee模块集成在一块芯片上；所述输送带跑偏监测节点的传感器采用对射式光电开关，所述对射式光电开关的接收端与ZigBee模块集成在一块芯片上，安装于输送带上侧，对射式光电开关的发射端安装于输送带下侧，一对对射式光电开关的连线位于输送带的跑偏界限上；所述输送带速度测量节点的传感器采用增量式光电编码器，输送带速度测量节点安装在驱动滚筒和机尾改向滚筒上；所述输送带温度测量节点的传感器采用红外温度传感器，输送带烟雾测量节点的传感器采用烟雾传感器，输送机堆料监测节点的传感器采用激光距离传感器。

系统通过所述输送带速度测量节点实时检测驱动滚筒的线速度和机尾改向滚筒的线速度，并对两者进行比较。如果两者速度大小相等，则说明输送机运行正常；如果驱动滚筒的线速度大于机尾改向滚筒的线速度，则说明输送机运输过程中存在打滑。

所述输送带温度测量节点和输送带烟雾测量节点安装在输送带机架上，每隔50～80m的距离安装一个温度测量节点。

所述输送机堆料监测节点分别安装在输送机的料仓、加料口的正上方并高于允许物料堆积的最高高度。

所述终端节点和路由器对监测数据进行判定，当监测数据的变化量超过设定阈值或者监测数据超过设定的正常值范围时才发送数据。

本发明优点如下：

1.基于ZigBee的带式输送机监控系统采用了短距离、低成本、低功耗的无线通信技术。解决了布线施工量大、工期长、成本高、功耗高、可移植性差的问题。

2.协调器通过以太网与上位机进行通信，适用于带式输送机车间的网络布局，并且以太网的数据流量大于RS232串口的数据流量，有利于大数据流的数据通信。

3.该带式输送机监控系统针对带式输送机在运输时常见的5种故障（即输送带跑偏、打滑、火灾、烟雾故障、堆料事故），对输送带跑偏、速度、温度、烟雾、堆料共5种信号进行实时监测，保证带式输送机的安全生产。

4.另外，考虑到降低功耗，可以在节点运行程序中加入数据发送判定，即当数据变化微小可以忽略时，就不发送数据；反之，发送数据。从而有利于减少微处理器的能耗，延长其工作周期。

附图说明

图1为本发明的组网结构图。

图2为本发明的节点中ZigBee无线控制模块电路图。

图3为输送带跑偏监测节点电路图。

图4输送带跑偏监测节点的布置图。

图5为输送带速度测量节点电路图。

图6为输送带速度测量节点布置图。

图7为输送带温度测量节点电路图。

图8为烟雾测量节点电路图。

图9为堆料监测节点电路图。

图10为堆料测量节点布置图。

具体实施方式

下面结合附图来和实施例做进一步的说明。