【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于通信工程領域，涉及數據通信技術，具體是一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統及方法。
技術介紹
1、在礦下這種惡劣環境中，無線傳感器也能保持較好的工作性能，減少因環境因素導致的數據丟失或錯誤；通過無線方式傳輸數據，可以避免傳統有線通信中因線路故障導致的數據中斷問題；無線傳感器網絡通常具有較高的可靠性，能夠確保數據的穩定傳輸；無線通信系統可以避免大量的布線工作，從而降低系統建設的材料成本和人工成本；無線傳感器網絡的部署也相對簡單，可以快速搭建起數據通信系統。
2、現有技術在礦下皮帶機頭各傳感器連接線走線時按照規定路徑進行走線、布線，再使用電纜夾、電纜槽或綁扎帶等工具固定連接線，將連接線的相應端頭接入傳感器的接線端子上；現有技術通過物理方式固定連接線，連接線的移動和調整會受到一定限制，從而導致在調整傳感器位置或更換連接線時，需要花費大量的時間解除固定和重新布線；同時，由于礦下皮帶機頭處空間有限，當存在大量連接線時加劇了空間緊張，從而加大了布線工作的復雜度。
3、本專利技術提供了一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統及方法，以解決以上技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一；為此，本專利技術提出了一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統及方法，用于解決現有技術通過物理方式固定連接線，連接線的移動和調整會受到一定限制，從而導致在調整傳感器位置或更換連接線時，需要花費大量的時間解除固定和重新布線；同
2、為實現上述目的，本專利技術的第一方面提供了一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，包括：數據采集模塊、中繼器模塊、lora網關模塊；
3、數據采集模塊：在礦下皮帶機頭處安裝若干無線傳感器；通過無線傳感器采集數據信息，設定無線傳感器的數據幀頭；其中，無線傳感器包括：煙霧、溫度、速度、溫振、觸控、粉塵、甲烷傳感器；數據信息包括：傳感器的實時數據與對應傳感器的控制狀態；
4、中繼器模塊：將數據信息轉化為數字信號，構建數字信號識別標志；判斷在傳輸路徑中是否增加中繼器；是，計算增加的中繼器數量，并通過連接對應的中繼器將數字信號傳輸至lora網關；否，將數字信號傳輸至lora網關；
5、lora網關模塊：調取數字信號識別標志，判斷主機接收的數字信號是否完整；是，則存儲數字信號對應的數據信息，完成數據通信；否，則統計主機上可用的通信接口數量，判斷通信網絡接口是否滿足相應設備的連接需求；是，則完成數據通信；否，則增加相應的通信網絡接口。
6、優選的，所述構建數字信號識別標志，包括：
7、將數字信號匹配對應的通信網絡，將網絡接口類型分別進行標記為ai；其中，i表示網絡接口的類型個數，i＝1，2，3；將數字信號按照獲取的時間先后進行編號并標記為bi，將網絡接口類型與編號進行組合作為數字信號識別標志；其中，通信網絡的類型包括：can通信網絡、rs485通信網絡、網絡接口通信網絡。
8、本專利技術通過將網絡接口類型與信號編號組合，可以快速準確地識別出每個數字信號的來源和類型，從而簡化信號處理流程；通過對數字信號進行編號確保了數據的有序性和完整性，有助于在數據傳輸或處理過程中檢測和糾正任何潛在的數據丟失或亂序問題。
9、優選的，所述判斷在傳輸路徑中是否增加中繼器，包括：
10、從數據庫中獲取數字信號的傳輸距離；判斷傳輸距離是否超出等效距離；是，則需要增加中繼器；否，則無需增加中繼器；
11、所述等效距離的獲取方式為：統計傳輸路徑中障礙物數量并標記為zai以及需要通過中繼器進行信號轉換的設備數量zhj；將未存在干擾因素的總路段標記為x；其中，干擾因素包括：障礙物以及信號轉換設備；
12、通過公式計算得到各傳感器到主機之間的等效距離；
13、其中，i表示障礙物的數量；j表示信號轉換的設備數量；i≤n，j≤n；且i、j、n的取值范圍為正整數；αi為第i個障礙物對信號傳輸的影響系數、βj為第j個信號轉換的設備對信號傳輸的影響系數，αi的具體數值根據第i個障礙物的厚度以及材料進行確定；βj的具體數值由本領域技術人員根據第j個信號轉換設備的轉換速率進行確定。
14、本專利技術通過設定距離閾值，可以確保數字信號在傳輸過程中不會因距離過遠而衰減到無法接受的程度，一旦傳輸距離超出閾值，及時增加中繼器可以有效延長信號的傳輸距離，保證信號的完整性和清晰度；同時，中繼器也可以在不同協議之間進行數據傳輸進行信號轉換從而實現設備之間的互聯互通，以及在一些混合網絡環境中，高速通信與低速通信設備共存，中繼器可以建立高速通道，提高網絡的傳輸速度。
15、優選的，所述計算增加的中繼器數量，包括：
16、調取等效距離，從數據庫獲取中繼器的傳輸范圍；
17、通過將等效距離除以中繼器的傳輸范圍乘以對應的衰減系數得出中繼器數量的初步估算值；
18、通過總傳輸距離減去中繼器數量的初步估算值乘以傳輸范圍得出剩余距離；
19、判斷剩余距離是否大于傳輸范圍的一半；是，則增加中繼器的實際數量為初步估算值加一；否，則將中繼器數量的初步估算值作為增加中繼器的實際數量。
20、本專利技術通過精確計算所需的中繼器數量，可以確保中繼器的部署既不過于密集導致浪費資源，也不過于稀疏從而影響信號質量，這有助于優化中繼器的使用效率，降低成本。
21、優選的，所述衰減系數的獲取方式，包括：
22、獲取傳播環境因素，將參考距離為d0時的路徑損耗標記為l(d0)，調取等效距離d作為總傳輸距離；其中，傳播環境因素包括：溫度t、相對濕度s、氣壓p以及電磁干擾i；
23、通過公式n＝0.0001×t+0.001×s+0.001×p-0.01×i得到環境干擾因子n；
24、通過公式l(d)＝l(d0)+10m×n×lg(d/d0)計算得出總傳輸距離為d時的路徑損耗；其中，m為縮放系數，m的取值范圍為整數；
25、將衰減系數標記為a，傳輸距離標記為cj；將中繼器和接頭損耗標記為l；
26、通過公式計算得到衰減系數。
27、需要說明的是，當參考距離為d0時，對應的路徑損耗標記為l(d0)，l(d0)的具體數值根據本領域工作人員進行初步試驗進行獲取。
28、優選的，所述將數字信號傳輸至lora網關，包括：
29、將lora節點與傳感器連接，判斷lora網關是否開始接收數字信號的數據幀；是，則通過lorawan協議中的lora?mac協議傳輸至lora網關；否，則繼續判斷。
30、本專利技術通過lora節點與傳感器連接，進行lora節點部署相對簡單，無需復雜的配置和布線；lora網絡的自組織特性使得系統維護變得更加容易，減少了人工干本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，包括：數據采集模塊、中繼器模塊、LoRa網關模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述構建數字信號識別標志，包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述判斷在傳輸路徑中是否增加中繼器，包括：
4.根據權利要求1或3所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述計算增加的中繼器數量，包括：
5.根據權利要求4所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述衰減系數的獲取方式，包括：
6.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述將數字信號傳輸至LoRa網關，包括：
7.根據權利要求6所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述判斷LoRa網關是否開始接收數字信號的數據幀，包括：
8.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭
9.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述判斷通信網絡接口是否滿足相應設備的連接需求，包括：
10.一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信方法，應用于權利要求1-9任一項所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，包括：數據采集模塊、中繼器模塊、lora網關模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述構建數字信號識別標志，包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述判斷在傳輸路徑中是否增加中繼器，包括：
4.根據權利要求1或3所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述計算增加的中繼器數量，包括：
5.根據權利要求4所述的一種基于無線傳感器的礦下皮帶機頭數據通信系統，其特征在于，所述衰減系數的獲取方式，包括：
6.根據權利要求1所述的一種基于無線傳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：司志良，趙德忠，黃美玲，汪雷，陳家富，賈蒙蒙，王佳佳，王永玄，王可可，郟仁杰，
申請(專利權)人：安徽恒泰電氣科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。