[发明专利]煤炭产量监测专网防爆型嵌入式前端控制器

说明书

技术领域

本发明煤炭产量监测专网防爆型嵌入式前端控制器，属于煤炭产量监控装置技术领域。

背景技术

目前产量远程监测控制在运输、制造、交通、化工等行业应用比较广泛，但大多数监测系统对数据及信息的传输和应用有些缺陷，不能直接应用在煤矿的煤炭产量监控系统中，其不足之处是：第一：前端控制器不能对产量的监测结果完全进行无作弊式保护，处理与传输的信息安全存在隐患；第二：系统不能对监测信息进行实时的信息集成，不能对信息进行网络化管理；第三：传统的检测系统不含自诊断功能。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种实现对煤炭产量数据进行实时监测并可以通过监测专网将煤炭产量数据安全、可靠发送的监测装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：煤炭产量监测专网防爆型嵌入式前端控制器，包括：PLC、AD采集模块、频率量采集模块、开关量采集模块、电源模块、液晶显示屏、RS485通信接口、以太网传输模块、红外线接收装置和与红外线接收装置配合使用的红外遥控器，所述PLC分别与AD采集模块、频率量采集模块、开关量采集模块、电源模块、液晶显示屏、RS485通信接口、以太网传输模块和红外线接收装置相连；

所述AD采集模块的输入端分别与称重传感器和速度传感器相连；

所述PLC采用基于完全二叉树结构的加密进程调度算法PSCBT进行数据加密，PLC融入了M2M式互感自诊断程序；

所述煤炭产量监测专网防爆型嵌入式前端控制器的外壳采用防爆外壳，所述外壳的开关采用门式开合结构。

所述M2M式互感自诊断程序的流程是：当传感单元的传感器收集到环境的参数经过AD/DA转换器将模拟信号转成数字信号提供给PLC中的处理器单元进行处理时，处理器单元分为微控制单元和存储单元，采集相同参数数据的传感器之间彼此会相互协调处理数据，处理器单元具有与其他传感器合作处理数据的能力，处理后的数据将由收发控制单元和通信单元负责间接或直接传送到诊断储存单元，再由诊断储存单元发送至容错处理单元；M2M自诊断系统采用统一的时间基准，集聚时间同步单元和定位单元来实现系统的自检与自测，同时M2M自诊断系统利用编码理论的概念设计数据融合规则，并结合检测理论设计传感器的探测功能，当控制器发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，具有容错能力的数据融合规则依然可将正确的结果送回处理器单元。

所述基于完全二叉树结构的加密进程调度算法PSCBT处理流程如下：

第一步，开始，获得完全二叉树的深度值m；PSCBT首先从PLC中获得异常进程的数目n，以此决定完全二叉树的深度m；平台中的异常进程数目n与树的深度m之间的对应关系可以根据下面的式子得到：

根据从一中得到的m值，构造一个深度为m的完全二叉树；然后进入第二步；

第二步，起第一个跟加密进程，使用第一对密匙加密；从根节点进程开始进行加密，从根节点进程到叶子节点进程之间所有的加密进程都使用同一个密钥对煤炭产量数据信息进行加密；然后进入第三步；

第三步，对个叶子节点进程使用不同的密钥对进行加密；在个叶子节点进程中，随机选择一个叶节点紧密进程Pi，使用第二队密匙加密，这个节点所对应的加密进程执行完成之后得到的密钥，作为要加密的I/O数据文件的密钥；将该节点信息码发送给根进程节点，然后进入第四步；

第四步，结束；

采用基于完全二叉树结构的加密进程调度算法PSCBT对煤炭产量数据文件进行加密时，首先要起一个根加密进程执行第一次加密，然后由根进程通过fork()启动两个子进程，接着用同一个对称密钥对进行加密，执行完之后，子进程将节点编号i进行取对数运算，进而得到j值，将j值加1后与m进行比较，如果(j+1)小于m，就说明该进程并非叶子进程，需要继续起两个新的进程，直到(j+1)的值等于m，这时对应的进程就是叶子进程，不需要再起新的进程，在所有个叶子进程当中，随机选择一个进程真正执行第二次加密的加密进程，最后被选中的这个进程要将自己的路径信息通过信息码发送给根进程节点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过对煤炭产量终端采集装置进行加密、无作弊保护以及融入M2M式互感自诊断程序，达到了安全可靠采集煤炭产量数据信息的功能，并且通过设置的以太网接口和RS485通信接口使整个装置容易实现网络化的信息管理，提供一种实现对煤炭产量实时、安全、可靠、网络化监控的监测装置，方便控制煤矿的计划开采、安全生产。