[发明专利]用于能耗监测的无线传感通讯系统及其通讯方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于能耗监测的无线传感通讯系统及其通讯方法，特别是一种用于工矿企业的能耗监测的无线传感通讯系统及其通讯方法，属于通讯技术与电子技术、自动化技术中的无线传感网技术领域。

背景技术：

工矿企业是能耗大户，通风、排水、提升、运输、选矿等工段需要耗费大量能源，尤其是随着采掘机械化程度提高，大型生产设备的不断投入使用，使得矿山能耗量也随之快速增长，中型矿山每个月需要耗费数以百万元的电能，然而大多数地下矿山并未建立有效的能耗管理方法与手段，多数还处于手工抄表的阶段，手工抄录数据存在着不可避免的人为误差以及数据滞后性；部分矿山虽然做了自动化抄表系统，但是受矿山环境影响，通讯受到限制，这些因素影响了能耗的分析和平衡诊断，直接导致了评价分析滞后，能源浪费现象严重，不利于企业的长期可持续发展。

为节约能源资源、保护环境，进一步提高经济发展的质量和效益，我国“十二五”规划纲要继续将节能减排作为国民经济和社会发展的约束型指标，提出2015年全国单位国内生产总值能耗要比2010年降低16％等节能减排指标，因此工矿企业需要加强能源管理，降低能耗，目标长远，责任重大。

现在，大部分矿山广泛采用了光纤和485总线进行井下传输通信，传统传输方式由于在金属矿山井下受巷道狭窄和地质条件影响，传输带宽窄、不稳定，信号衰减大，已经不能适应数字矿山建设对通讯高速、稳定、可靠、大容量传输的要求；另外地下矿山井下巷道结构复杂，各类现场监测仪表，传感器装置信号传输受到各种条件限制，如：高温、高压、湿度大、高腐蚀，尤其在弯道、斜坡道较多，兼之深层高温、高压、湿度大、腐蚀性强等条件恶劣的环境中，很难保障传感器信号的顺利传输。

发明内容：

本发明的目的就是要提供一种利用无线传感通讯系统及其通讯方法，以实现工矿企业能耗监测通讯，旨在解决以往能耗监测数据滞后性、传统监测方法受布线条件限制、传输带宽窄、不稳定，信号衰减大等问题。

本发明的目的是这样实现的：一种用于能耗监测的无线传感通讯系统，由能耗监测设备组成，其特征在于所述的能耗监测设备之间通过信号电缆与RS-485适配器连接，RS-485适配器通过RS-485总线连接无线终端，无线终端通过ZigBee无线将无线路由和无线网关连接在一起，无线网关与服务器连接。

本发明所述的能耗监测设备为频率信号能耗监测设备、电压信号能耗监测设备、电流信号能耗监测设备和RS-485信号能耗监测设备。

本发明所述的RS-485信号能耗监测设备通过RS-485总线与无线终端连接。

本发明的通讯方法是：首先将各类现场能耗监测设备的信号通过RS-485适配器，转换成统一标准的RS-485信号；然后通过无线终端，将RS-485信号转换成ZigBee无线传感信号，无线终端与无线终端、无线路由、无线网关之间组成无线传感网；接着信号通过无线路由的中继，进入无线网关，在此处信号转换成网络信号；最后信号通过工业以太网进入服务器，完成能耗监测通讯。

能耗监测设备的信号包括模拟量、数字量。

本发明所述的能耗监测设备为RS-485信号能耗监测设备(4)时，RS-485信号能耗监测设备(4)在设备内直接将电压、电流、频率等信号转换成RS-485信号与无线终端(6)进行通讯。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

由于采用了能耗监测设备之间通过信号电缆与RS-485适配器连接，RS-485适配器通过RS-485总线连接无线终端，无线终端通过ZigBee无线将无线路由和无线网关连接在一起，无线网关与服务器连接的结构形式和无线通讯的方法，因而：

1、可以真正意义上实现井下海量传感设备数据的监测，较以往有线传输具有不受布线限制，监测设备数量大，分布广泛等优点；本发明应用后可以实时掌握工矿企业设备能耗情况，解决能耗分析评价滞后问题，保障企业能耗合理规划利用，适合工矿企业能耗管理。

2、突破了矿山企业复杂恶劣环境下通讯难的局限性，提高了传输效率和覆盖范围，尤其适用于矿山井下窄巷传输和无限扩展的采场传输，为数字矿山建设提供高速、宽带、稳定的通讯平台。

3、无线传感网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，实现了协作感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户；大量的传感器节点将探测数据，通过汇聚节点，经过网络发送给了用户。