專利名稱：一種礦燈充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種礦燈充電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及礦燈充電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種礦燈充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]目前礦燈充電系統(tǒng)主要包括便攜式快速充電器和集中柜式充電架，便攜式快速充電器，對(duì)個(gè)別礦工來(lái)說(shuō)使用方便，但對(duì)規(guī)模較大的煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，不便于管理，尤其是對(duì)礦燈的使用時(shí)限及其充電次數(shù)，很難知曉。[0003]集中柜式充電架，相比便攜式快速充電器，便于管理，但現(xiàn)有的集中柜式充電架并沒(méi)有做到礦燈充電狀態(tài)采集及由此衍生的礦燈管理、礦工管理及考勤管理等，不利于現(xiàn)場(chǎng)了解礦燈充電情況。[0004]另外，有時(shí)需要隨時(shí)在非充電場(chǎng)所了解礦燈充電狀態(tài)等充電位信息，充電位信息包括礦工考勤信息及礦燈使用記錄信息等。因此，一種可以遠(yuǎn)程監(jiān)控是人們所追求的。發(fā)明內(nèi)容[0005]為彌補(bǔ)上述缺陷，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種礦燈充電系統(tǒng)，通過(guò)采集并分析礦燈充電狀態(tài)信息，有利于礦工及時(shí)了解礦燈充電情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)礦燈管理、礦工管理、考勤管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控等。[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。[0007]一種礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)和多個(gè)充電架，每個(gè)充電架包括充電架控制器及與充電架控制器連接的多個(gè)充電位，每個(gè)充電位設(shè)有充電座，充電座用于給礦燈充電；所述充電架控制器包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與上位機(jī)之間連接有第一通信模塊， 所述第一通信模塊用于充電架接收上位機(jī)發(fā)送的礦工基本信息，并發(fā)送充電位信息給上位機(jī)；所述單片機(jī)與充電位之間連接有第二通信模塊，所述第二通信模塊用于充電架接收充電位信息，并發(fā)送礦工基本信息給充電位。[0008]上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于[0009](I)所述充電架與所述多個(gè)充電位之間連接有模擬開(kāi)關(guān)模塊，所述模擬開(kāi)關(guān)模塊用于接通被選通的一組充電位。[0010](2)還包括與每個(gè)充電位連接的充電位顯示屏，所述充電位顯示屏用于顯示充電位信息。[0011](3)所述單片機(jī)連接有紅外設(shè)置模塊，所述紅外設(shè)置模塊包括紅外信號(hào)接收器和用于紅外設(shè)置的紅外信號(hào)遙控器。[0012](4)所述單片機(jī)連接用于打開(kāi)或關(guān)閉所述紅外設(shè)置模塊的開(kāi)關(guān)。[0013]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)集中柜式充電架的基礎(chǔ)上，使用MAX485芯片，通過(guò)MS485協(xié)議進(jìn)行上位機(jī)、充電架和充電位之間的通信，采集各充電位的充電狀態(tài)并分析，可對(duì)礦燈的使用壽命及礦工的考勤等情況進(jìn)行統(tǒng)一的管理，從而實(shí)現(xiàn)礦燈管理、礦工管理、考勤管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控等。


[0014]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0015]圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例礦燈充電系統(tǒng)示意圖；[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例礦燈充電系統(tǒng)中充電架電路原理示意圖；[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例礦燈充電系統(tǒng)中模擬開(kāi)關(guān)示意圖；[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例上位機(jī)充電信息處理流程圖；[0019]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例充電架充電信息處理流程圖。
具體實(shí)施方式
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例單片機(jī)選取STC12C5A60S2單片機(jī)，下稱單片機(jī)；顯示屏選取 KS0108控制器的12864LCD顯示屏。[0021]參考附圖1，本實(shí)用新型充電系統(tǒng)包括上位機(jī)、多個(gè)充電架、上位機(jī)以及其他輔助設(shè)備等組成。每個(gè)充電架包括多個(gè)充電位，上位機(jī)與充電架、充電架與充電位之間均通過(guò) RS485協(xié)議進(jìn)行通信，信息采集均為輪詢方式。礦工本人保管自己的礦燈和充電燈位，充電位控制器采集充電位充電狀態(tài)信息，并分析得到充電分析信息。充電狀態(tài)信息包括未充電、正在充電、充滿或故障；充電分析信息包括礦工出勤信息和礦燈使用記錄信息，礦工出勤信息包括當(dāng)充電位為空載時(shí)，該充電位對(duì)應(yīng)的礦工出勤；當(dāng)充電位為正在充電或充滿狀態(tài)時(shí)，該充電位礦工下班；礦燈使用記錄信息包括礦燈使用時(shí)限和礦燈充電次數(shù)。充電狀態(tài)信息和充電分析信息構(gòu)成充電位信息，充電架可對(duì)各充電位信息進(jìn)行匯總并上傳至上位機(jī)。由于充電位和礦工之間是對(duì)應(yīng)的關(guān)系，上位機(jī)設(shè)定礦工基本信息，礦工基本信息包括姓名、部門(mén)和礦工的礦燈所在充電位等，上位機(jī)將礦工基本信息傳給充電架，充電架將各礦工基本信息下傳給相應(yīng)充電位，充電位控制器存儲(chǔ)該充電位礦工基本信息，并通過(guò)充電位顯示屏顯示，通過(guò)上位機(jī)對(duì)礦工信息進(jìn)行設(shè)定，并將該信息下發(fā)至相應(yīng)的充電位進(jìn)行存儲(chǔ)，并在充電位顯示屛上顯示。充電架連接有充電架顯示屏，用于顯示該充電架上所有充電位信息及充電架架號(hào)。[0022]結(jié)合附圖2和附圖3，充電架用于給架身上并聯(lián)的多個(gè)充電位集中提供工作電壓以及通過(guò)充電架上的充電架控制器傳輸控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。220V交流電通過(guò)充電架攜帶的兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源(6V/50A)，轉(zhuǎn)換為6V直流電，在直流輸出上依次并聯(lián)充電位。充電架控制器由單片機(jī)及相應(yīng)外圍電路組成，該單片機(jī)具有2個(gè)UART串口，UART是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片，可分別用于上位機(jī)和充電位的通信，采用兩個(gè)獨(dú)立的UART串口可以有效的避免信號(hào)間的干擾。[0023]單片機(jī)的Pl. 4-P1. 7端連接到模擬開(kāi)關(guān)芯片CD4067的A、B、C、D端，模擬開(kāi)關(guān)芯片⑶4067對(duì)通信線路進(jìn)行分組(最多可分16組)，每次選擇接通一組線路傳輸數(shù)據(jù)，大大降低了電氣信號(hào)間的干擾，使信號(hào)傳輸更加穩(wěn)定。模擬開(kāi)關(guān)芯片CD4067采用四位二進(jìn)制數(shù)， 用來(lái)選擇接通的端口號(hào)，DATA與被選通PortX 口傳輸數(shù)據(jù)，可以有16種選擇，即最多可以將某一充電架上所有充電位分為16組，當(dāng)接通某一組充電位，充電架可以采集該組充電位的充電位信息。[0024]單片機(jī)的第一串口 UARTl連接有第一接口芯片MAX485 (1)，第一串口 UARTl包括第一串口數(shù)據(jù)接收端P3. 0/RxD和第一串口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3. 1/TxD，單片機(jī)的第二串口 UART2 連接有第二接口芯片MAX485 (2)，第二串口 UART2包括第二串口數(shù)據(jù)接收端Pl. 2和第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端Pl. 3。充電架控制器在第一串口 UARTl通過(guò)RS485協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通信，充電架接收上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制命令，并發(fā)送各充電位信息給上位機(jī)。在第二串口 UART2通過(guò)RS485協(xié)議與充電位終端進(jìn)行通信，充電架接收上位機(jī)發(fā)送的礦工基本信息，并發(fā)送礦工基本信息給充電位存儲(chǔ)。兩個(gè)串口均使用MAX485處理TTL電平與RS485差分信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。[0025]MAX485 (I)的 I 端口 /RO 與單片機(jī)的 P3. Ο/RxD 連接，MAX485 (I)的 4 端口 /DI 與單片機(jī)的P3. 1/TxD連接；MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE分別為接收和發(fā)送的使能端，MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE同時(shí)連接到單片機(jī)的P3. 5 口。當(dāng)2端口 //RE為邏輯O時(shí)，MAX485 (I)處于接收狀態(tài)；當(dāng)3端口 /DE為邏輯I時(shí)，MAX485 (I)處于發(fā)送狀態(tài)，由于MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可。MAX485的A/6接收端口與上位機(jī)的發(fā)送端口 A_UP連接，B/7發(fā)送端口上位機(jī)的接收端口 B_UP連接，MAX485的A/6端口和B/7端口分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A/6引腳的電平高于B/7時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為I ;當(dāng)六/6的電平低于B/7端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為O。[0026]MAX485 (2)的I端口/RO與單片機(jī)的Pl. 2連接，MAX485 (2)的4端口/DI與單片機(jī)的Pl. 3連接；MAX485 (2)的2端口 //RE和3端口 /DE分別為接收和發(fā)送的使能端， MAX485 (I)的2端口 //RE和3端口 /DE同時(shí)連接到單片機(jī)的P3. 6 口。當(dāng)2端口 //RE為邏輯O時(shí)，MAX485 (2)處于接收狀態(tài)；當(dāng)3端口 /DE為邏輯I時(shí)，MAX485 (2)處于發(fā)送狀態(tài)，由于MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可； MAX485的A/6接收端口與充電位的發(fā)送端口 A_D0WN連接，MAX485的B/7發(fā)送端口與充電位的接收端口 B_D0WN連接。MAX485的A/6端口和MAX485的B/7端口分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A/6引腳的電平高于B/7時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為I ;當(dāng)A/6的電平低于B/7 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為O。[0027]單片機(jī)的PO. 0-P0. 7 口接IXD顯示屏數(shù)據(jù)信號(hào)線接口，單片機(jī)的P2. 0-P2. 4 口接 IXD顯示屏控制信號(hào)線接口。單片機(jī)的輸入口 P3. 3/INT0連接紅外信號(hào)接收器HS0038芯片的SGN接口，紅外信號(hào)接收器和紅外遙控器構(gòu)成紅外設(shè)置模塊，通過(guò)紅外遙控器進(jìn)行紅外設(shè)置，可以設(shè)置充電位控制器存儲(chǔ)的信息，其設(shè)置內(nèi)容可通過(guò)充電位顯示屏顯示，也可以設(shè)置充電架控制器存儲(chǔ)的信息，其設(shè)置內(nèi)容可通過(guò)充電架顯示屏顯示。[0028]單片機(jī)的XTALl和XTAL2引腳接典型晶振電路，晶振電路中C2正極接單片機(jī)的 XTAL2引腳，C3正極接單片機(jī)的XTALl引腳，X晶振兩端并聯(lián)在C2正極和C3正極上；當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，XTALl引腳晶振是外部時(shí)鐘源的輸入端，XTAL2引腳可浮空，此時(shí)， XTAL2實(shí)際是將XTALl輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。[0029]單片機(jī)的P4. 7/RST引腳接復(fù)位電路，P4. 7/RST引腳連接在Cl負(fù)極和Rl之間。單片機(jī)的P3. 7/RD 口連接有用于打開(kāi)或關(guān)閉紅外設(shè)置模塊的按鈕開(kāi)關(guān)。[0030]參考附圖4，上位機(jī)充電信息處理流程具體如下[0031]SlOl :在上位機(jī)主界面顯示所有充電位信息；[0032]充電位信息包括充電狀態(tài)信息和充電分析信息,充電狀態(tài)信息包括未充電、正在充電、充滿或故障，故障是在充電過(guò)程中出現(xiàn)充電接口突然松動(dòng)等原因?qū)е碌慕佑|不良或者電池受損等情況時(shí)，導(dǎo)致充電很久也無(wú)法充滿；所述充電分析信息包括礦工出勤信息和礦燈使用記錄信息，所述礦工出勤信息包括當(dāng)充電位為空載時(shí)，該充電位對(duì)應(yīng)的礦工出勤；當(dāng)充電位為正在充電或充滿狀態(tài)時(shí)，該充電位礦工下班；礦燈使用記錄信息包括礦燈使用時(shí)限和礦燈充電次數(shù)。[0033]需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于礦燈的超限處理，是指可設(shè)定多個(gè)超限方式和多種超限狀態(tài)， 包括使用次數(shù)超限和使用累計(jì)時(shí)長(zhǎng)超限。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)礦燈充電狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)礦燈超限，會(huì)在礦燈報(bào)警窗口對(duì)礦燈的超限狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警和記錄。[0034]主界面顯示的充電狀態(tài)，是實(shí)時(shí)地將通過(guò)串口通信獲取到的每個(gè)充電位上特定時(shí)刻的充電狀態(tài)以圖標(biāo)化的形式顯示在主界面上，該主界面上充電狀態(tài)與圖標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 與充電位顯示屏上的顯示相同。[0035]S102 :到達(dá)輪詢周期了嗎？如果是，進(jìn)入步驟S103 ;如果否，進(jìn)入步驟S104 ；[0036]S103 :依次采集本上位機(jī)控制的所有充電架上充電位的充電位信息；[0037]S104 :更新礦工基本信息嗎？如果是，進(jìn)入步驟S105 ;如果否，轉(zhuǎn)入步驟SlOl ；[0038]S105 :發(fā)送礦工基本信息至該礦工的礦燈所屬充電架的控制器。[0039]礦工、礦燈及充電位一一綁定，如果礦燈更換，則在主界面重新設(shè)定。[0040]還可以進(jìn)行考勤管理，其考勤信息包括工作歷史查詢，在職工列表和工作狀態(tài)查詢。[0041]工作歷史查詢，是指根據(jù)礦燈的充電狀態(tài)記錄，對(duì)礦工進(jìn)行考勤，通過(guò)組合式的查詢條件對(duì)礦工進(jìn)行篩選，生成考勤記錄、統(tǒng)計(jì)列表和礦工詳細(xì)工作時(shí)間列表。[0042]充電狀態(tài)與考勤的關(guān)系為當(dāng)充電位為空載狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)礦工出勤(上班)，當(dāng)充電位為正在充電或充滿狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)礦工歸位(下班)。[0043]在職礦工列表，是指通過(guò)姓名、部門(mén)、工種等多個(gè)字段組合式的查詢條件，生成符合條件的在職礦工信息列表。[0044]礦工狀態(tài)查詢包括下井人員信息查詢和未按時(shí)上井人員信息實(shí)時(shí)查詢，支持工號(hào)、姓名、部門(mén)、工種、燈架號(hào)等字段組合式查詢。此處所謂狀態(tài)包括領(lǐng)取礦燈在井下工作中、班次輪班時(shí)間已結(jié)束仍滯留在井下、已交還礦燈在井上。[0045]報(bào)表輸出是指管理系統(tǒng)支持將礦工基本信息、考勤信息、礦燈使用記錄信息以 Excel表格的形式進(jìn)行輸出和打印，方便歸檔管理和查閱。[0046]參考附圖5，充電架充電信息處理流程具體如下[0047]S201 :單片機(jī)初始化；[0048]S202 :充電架顯示屏顯示充電架上所有充電位信息；[0049]S203 :到達(dá)輪詢周期了嗎？如果是，進(jìn)入步驟S204 ;如果否，進(jìn)入步驟S205 ；[0050]S204 :依次采集本充電架上所有充電位信息；[0051 ] 充電位控制器對(duì)礦燈充電位進(jìn)行充電狀態(tài)采集，并分析得到充電分析信息，充電狀態(tài)信息和充電分析信息構(gòu)成充電位信息，充電架統(tǒng)計(jì)各充電位的充電位信息，通過(guò)單片機(jī)與電腦連接，建立礦燈管理臺(tái)帳、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)礦燈出勤次數(shù)和工作時(shí)間，可以得到礦工的考勤信息，可以減輕管理人員的工作量。更重要的是能進(jìn)行超時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示，為煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠保障。[0052]S205 :收到上位機(jī)命令了嗎？如果收到，進(jìn)入步驟S206 ;如果沒(méi)有收到，進(jìn)入步驟 S208 ；[0053]S206 :更新本充電架某充電位礦工基本信息命令了嗎？如果更新，進(jìn)入步驟5207;如果不更新，進(jìn)入步驟S209 ；[0054]S207 :接收更新礦工基本信息并發(fā)送到相應(yīng)的充電位，然后進(jìn)入步驟S208 ；[0055]S208 :紅外設(shè)置按鈕按下了嗎？如果按下，進(jìn)入步驟S211 ;如果沒(méi)有按下，返回步驟 S201 ；[0056]S209 :請(qǐng)求充電位信息命令了嗎？如果是，進(jìn)入步驟S210 ;如果否，進(jìn)入步驟5208；[0057]S210 :發(fā)送本充電架上所有充電位信息至上位機(jī)，然后進(jìn)入步驟S208 ；[0058]S211 :選擇菜單項(xiàng)；[0059]S212 :要進(jìn)行地址碼設(shè)置嗎？如果是，進(jìn)入步驟S213 ;如果否，進(jìn)入步驟S214 ；[0060]S213 :進(jìn)行地址碼設(shè)置；[0061]S214 :設(shè)置采集時(shí)間間隔嗎？如果是，進(jìn)入步驟S215 ;如果否，進(jìn)入步驟S216 ；[0062]S215 :設(shè)置輪詢時(shí)的時(shí)間間隔；[0063]S216 :退出紅外設(shè)置功能，返回步驟S201。[0064]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)礦工及時(shí)了解礦燈充電狀態(tài)信息；也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；能夠及時(shí)更換達(dá)到使用上限的礦燈，排除了安全隱患。[0065]本實(shí)用新型還有多種實(shí)施方式，但凡在本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作的任何改變、等同替換、改進(jìn)，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)和多個(gè)充電架，每個(gè)充電架包括充電架控制器及與充電架控制器連接的多個(gè)充電位，每個(gè)充電位設(shè)有充電座，充電座用于給礦燈充電；所述充電架控制器包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與上位機(jī)之間連接有第一通信模塊，所述第一通信模塊用于充電架接收上位機(jī)發(fā)送的礦工基本信息，并發(fā)送充電位信息給上位機(jī)； 所述單片機(jī)與充電位之間連接有第二通信模塊，所述第二通信模塊用于充電架接收充電位信息，并發(fā)送礦工基本信息給充電位。
2.如權(quán)利要求I所述的礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電架與所述多個(gè)充電位之間連接有模擬開(kāi)關(guān)模塊，所述模擬開(kāi)關(guān)模塊用于接通被選通的一組充電位。
3.如權(quán)利要求I所述的礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括與每個(gè)充電位連接的充電位顯示屏，所述充電位顯示屏用于顯示充電位信息。
4.如權(quán)利要求I所述的礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)連接有紅外設(shè)置模塊， 所述紅外設(shè)置模塊包括紅外信號(hào)接收器和用于紅外設(shè)置的紅外信號(hào)遙控器。
5.如權(quán)利要求4所述的礦燈充電系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)連接用于打開(kāi)或關(guān)閉所述紅外設(shè)置模塊的開(kāi)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及礦燈充電技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種礦燈充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上位機(jī)和多個(gè)充電架，每個(gè)充電架包括充電架控制器及與充電架控制器連接的多個(gè)充電位，每個(gè)充電位設(shè)有充電座,充電座用于給礦燈充電；所述充電架控制器包括單片機(jī)，所述單片機(jī)與上位機(jī)之間連接有第一通信模塊，所述第一通信模塊用于充電架接收上位機(jī)發(fā)送的礦工基本信息，并發(fā)送充電位信息給上位機(jī)；所述單片機(jī)與充電位之間連接有第二通信模塊，所述第二通信模塊用于充電架接收充電位信息，并發(fā)送礦工基本信息給充電位。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)及時(shí)了解礦燈充電情況，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202817825SQ20122044269
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者何瑞科, 鄧偉 申請(qǐng)人:西安重裝渭南光電科技有限公司