CN102193542A - 闸门感知测控智能节点 - Google Patents

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朱元彩
田盼星
孙宇
张超
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Abstract

本发明公开了一种闸门感知测控智能节点；涉及闸门测控技术。包括：主节点和多个数据采集中端，主节点和多个数据采集中端均通过Zigbee单元接入当前闸门的物联网络中；数据采集中端自动通过物联网与闸门主节点联系，上传采集到的数据、接收配置数据。有益效果是，同现有技术相比，本发明采用物联网技术，通过数据采集中端采集闸门的各有关数据，能够全面采集闸门状态，并实现快速实时的主动控制，同时能够以有线或无线的通信方式，同其它闸门节点及中控室控制***连接，一方面发送自身状态，一方面参预全局的监测，也能接收并响应中控室发来的相应闸门控制命令。

Description

闸门感知测控智能节点
技术领域
本发明涉及一种闸门测控技术，具体是一种闸门感知测控智能节点。利用该节点，可以实现闸门的主动控制。
背景技术
当前闸门的测控基本采用有线方案，组成DCS控制***。采用的闸门控制传感器安装纷杂，且在有线传输和供电的情况下，对线缆的依赖性非常强。限于成本，当前***对闸门的运行参数一般不会全面采集，这在一定程度上也影响到闸门的安全可靠运行。另外，当前***对闸门的状态处理要么在现在PLC***中进行判断处理，要么是在中控室进行判断处理，闸门本身完全处在一个被动控制的地位，在一些紧急故障情况下，处理不能及时。
发明内容
本发明提供一种闸门感知测控智能节点，能够全面采集闸门状态，并实现快速实时的主动控制。
本发明是以如下技术方案实现的：一种闸门感知测控智能节点，其特征在于，包括：主节点和多个数据采集中端，主节点和多个数据采集中端均通过Zigbee单元接入当前闸门的物联网络中；数据采集中端自动通过物联网与闸门主节点联系，上传采集到的数据、接收配置数据。
本发明的有益效果是，同现有技术相比，本发明采用物联网技术，通过数据采集中端采集闸门的各有关数据，能够全面采集闸门状态，并实现快速实时的主动控制，同时能够以有线或无线的通信方式，同其它闸门节点及中控室控制***连接，一方面发送自身状态，一方面参预全局的监测，也能接收并响应中控室发来的相应闸门控制命令。
附图说明
图1是本发明的***结构框图。
图2是微尘单元测控终端结构框图。
图中：1、主节点，2、Zigbee单元，3、物联网络，4、数据采集终端，5、微尘单元,6、测量传感器，7、电源单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，闸门感知测控智能节点主要由二大部分组成：主节点1和数据采集终端4。主节点1和微尘单元4均通过Zigbee无线通信单元2接入当前闸门的物联网络3中。
本实施例主节点主体是配接有Zigbee无线通讯单元的单片机***，其中的软件采用嵌入式，以感知适应微尘单元自由增添或减少的情况。主节点的单片机采用STC的89C58，具备32K程序存储器、1K RAM和16KEEPROM，片内集成看门狗、支持在线编程，完全满足主节点的功能要求。软件部分采用嵌入式编程方法，在工作周期内，自动完成对本闸门范围内的微尘单元的扫描、确认、纳入控制列表。能够自动感知微尘的进入与退出。
主节点是本发明中的核心，它主要完成三个功能：1、通过物联网络和其它节点及中控室联系，监测***状态，以决定自己是独立运行还是纳入***群控中；2、将自己采集到的数据通过物联网发送给中控室，接收并完成中控室发来的控制命令、设置命令及其它***工作、自检等调试命令；3、感知现地微尘存在，自动进行微尘配置，检测微尘测量的数据、工作状态、实时报警处理等。
主节点安装在现地控制柜中，其供电由现地控制柜中的交流220V经电源整流处理后供给。主节点也支持RS485/CAN等常见工业现场总线以有线的方式同中控室直接连接，以与物联网络形成总线冗余，互为备份。主节点的数据采集全部通过物联网来进行，因此并不接输入，但却具备有7个继电器输出，这些继电器可以接入闸门控制二次回路中，以实现闸门的升、降、停止操作，同时可控制二次控制回路中的电可操作断路器，以在紧急情况下，断掉电可操作断路器，保护闸门。
主节点与其它闸门的主节点和中控室节点之间的通讯，是***级主物联网络，各节点通过感知其它节点的存在来非判定***的总的工作状态，当发现不了其它点的存在时，便设置自己为独立运行状态。另外，如果一个节点故障了，可以通过一个简短的故障通信帧，发给其它节点及中控室节点，以促使中控室及时报警并处理。工作状态中，如果一个节点故障了，也会通知到自身管辖范围内的微尘，以促使这些主节点设置到临近的主节点，临近的主节点也会按一定规则来接管这些微尘的工作。这样，在个别现地主节点损坏时，仍然能保证***的正常运行。
如图2所示，数据采集中端4包括微尘单元5，微尘单元5接有Zigbee无线通讯单元和测量传感器6，并由电源单元7供电。微尘单元5主体采用微功耗单片机。Zigbee单元负责与主节点间的物联网络的建立和通讯过程。电源单元7负责给微尘单元供电。电源的接入主要根据测量传感器的类型来确定。对不需大激励电压且功率较小的测量传感器，或者不需要测量传感器的微尘单元，可以采用电池供电。比如采用惠更斯电阻桥方式的荷重传感器或者通过电压/电流互感器采集电压/电流数据的微尘，可以直接使用电池供电。由于在非工作状态下可由主节点设置进入休眠状态，且单片机采用低功耗低电压版本，经测试，一节9V方块电池，可使这类微尘工作1.5年以上。对于需大激励电压或功率较大的传感器，则需要接入220V交流电源，经电压变换后取得适用的低压直流电。如采用接触式编码器的开度传感器，因功率所需较大，不适合采用电池供电。
测量传感器则根据微尘单元安装位置来选择，微尘单元本身是通用的。当安装在开度位置用于开度测量时，则测量传感器对应开度传感器；当安装在油温测量位置时，则测量传感器对应温度传感器。单片机负责采集传感器数据，通过物联网与本闸门的主节点联络，上报数据并接收主节点发来的设置信息。同时，按即定规则，对现地数据进行判断，遇到紧急情况下，即直接向预定的备有执行机构的微尘单元发送紧急处理代码，并报送主节点。当遇到主节点故障时，还能自动感知周边主节点，并发出请求接管命令。实现自动感知测控。
为实现对闸门的全面监控，共设置了闸门开度、荷重、电压/电流、上/下限位等传感器；对液压启闭机的情况下，还设置对油压、油温、双缸纠偏等参数，均能够实现全面监控。而且由于采用了微功耗的微尘的布控方案，能够在保证预算基本与传统产品一致的情况下实现闸门的全面监控。
本发明还能够实现闸门的主动控制功能。如液压启闭机的双缸纠偏功能，即可以不经过主节点和现地PLC，由安装在双缸上的微尘芯片直接互连交互，发现双缸偏差超过一定范围后，即可直接发现纠偏信号给液压控制部分，完成快速实时纠偏。在闸门在卡阻等故障时，荷重检测微尘芯片会直接发出故障信息，使主节点及时切断闸门控制机构，保证闸门停留在安全运行过程，同时给出相应报警。

Claims (4)

1.一种闸门感知测控智能节点，其特征在于，包括：主节点(1)和多个数据采集中端(4)，主节点(1)和多个数据采集中端(4)均通过Zigbee单元(2)接入当前闸门的物联网络中；数据采集中端(4)自动通过物联网与闸门主节点联系，上传采集到的数据、接收配置数据。
2.根据权利要求1所述的闸门感知测控智能节点，其特征在于，所述的主节点主体是配接有Zigbee无线通讯单元的单片机***，其中的软件采用嵌入式，以感知适应微尘单元自由增添或减少的情况。
3.根据权利要求1所述的闸门感知测控智能节点，其特征在于，所述的数据采集中端(4)包括微尘单元（5），微尘单元（5）接有Zigbee无线通讯单元和测量传感器（6），并由电源单元（7）供电。
4.根据权利要求3所述的闸门感知测控智能节点，其特征在于，所述的微尘单元（5）主体采用微功耗单片机。
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