[发明专利]一种井下防爆开关监测系统

说明书

本发明公开了一种井下防爆开关监测系统，包括监测终端、无线传输结构和实时通讯监测设备。通过传感器采集电流、电压、气体瓦斯浓度和环境温湿度数据，经过STM32数据处理防爆开关电气装置发生异常和故障时，便可以通知监测中心的工作人员及时处理，同时可以将采集到的信息通过各种方式传送到厂家的Server及用户调度中心。设计原理是井下部分利用LoRa的无线模块，用其优秀的抗干扰、信号穿透能力来实现复杂地形的信号传输，来保证信号的稳定性，同时通过LoRaWAN架构来广度监测，实现监测的网络化，可以同时监测很多个防爆开关设备的运行情况。地上部分通过NB‑IoT模组，来实现与厂家和用户之间的互通，开发使用物联网平台，可以对所有采集到的防爆开关设备信息进行综合管理和控制，方便产品的更新、调整以及预检修。

【技术领域】

本发明属于智能电气设备监测领域，尤其是涉及井下防爆开关监测系统装置。

【背景技术】

计算机网络技术的普及和发展为监测技术的普及和应用奠定坚实的基础，而环境复杂性和危险度较高的矿井下作业对于监测系统的要求更为严格。在这样的背景下，煤矿井下监测系统越来越成为人们关注的重点对象，而作为需要不间断长时间运行的矿井电气装置，其是否能安全工作关系到人们的生命财产安全。因此，矿井下的电气装置监测更成为重中之重。由于矿井安全系统的控制子系统大多处于封闭和保密状态，且生产厂家在监测系统的通信协议和信息交换标准方面都设置了严格的限制措施，这样的限制导致各种子系统之间的联系和交流较为困难，很难将收集到的数据分享给其他系统，也易导致维修工作安排方面出现各种纰漏。鉴于这种情况，利用先进的新型物联网技术，设计一种新型井下防爆开关监测系统，来确保电气装置的安全运行，降低安全事故意义重大。

【发明内容】

本发明主要目的在于提供一种防爆开关网络化监测装置系统，可以解决传统防爆开关监测在安全性和可靠性上的难题。

为达到上述目的本发明解决其技术问题采用的的技术方案是：整个监测系统由硬件和软件两大部分组成。硬件方面MCU主控处理器采用STM32F103；报警装置；LoRa和NB-IoT两大低功耗无线通讯系统；数据采集装置使用MQ sensor瓦斯传感器和DHT11温湿度传感器；ZMPT101B电压传感器和OPCT35AL卡扣开合式开口电流互感器。

所述的温湿度和瓦斯传感器其特征在于：采集井下防爆开关工作环境的温湿度和气体瓦斯的浓度。防爆开关内部温湿度过高时，上位机监测装置发出报警信号，采取保护功能(开启加速扇热装置、加热除湿装置)。

所述的电压和电流互感器其特征在于：防爆开关的工作电压和电流都相对较大，采集其三相电流和电压需经过电流、电压互感器按比例缩小，与额定电流进行比较，对其进行故障分析。

所述的A/D转换器采用型号为ADS7819的12位转换器进行转换，将转换的数据送至STM32处理器进行处理。

所述的STM32处理器选用的是STM32F103C8T6单片机芯片，具有高性能，低成本，低功耗的优势，性价比高。同时该芯片在兼顾数据处理功能的同时，还具有一定的嵌入式控制功能，可以通过配合远程控制完成一些智能服务。

所述的LoRa无线通讯模块其特征在于：LoRa技术具有更远的通讯距离，且具有功率密度集中，抗干扰能力强的优势。产品具备的数据压缩功能同样可以减少传输时间和受到干扰的概率。所以LoRa模块在地下能够更好地传输主控单元处理的信号。即LoRa无线通讯模块与STM32串口联结，将STM32处理过的信号通过无线传输发送到下一个节点。