专利名称：堆取料机联锁信号和语音信号无线传输方法
技术领域：
本发明属于数据处理及无线数据传输技术领域。涉及到一种联锁信号和语音信号的无线传输方法和系统。
背景技术：
应用于工业企业(冶金、水泥、电力等)的堆取料机作为企业连续输送的关键设备，其运行的可靠与否，既关系到进入企业原材料的受卸，又关系到企业内部生产的连续运行。而堆取料机电器联锁和语音信号传输故障频繁，已成为制约企业生产的突出问题。目前，堆取料机上的电气设备与地面控制室间联锁信号和语音信号的传输是通过滑线方式实现的。运行中普遍存在以下问题1.故障频繁由于车的道轨地基下沉不均，轨道安装不直，滑线随着皮带机支架产生震动，以及滑线安装误差等原因，使得联锁和通讯滑线变形破损，集电器支架变形，集电器脱落，导致接触不良。同时，现场物料导致粉尘浓度高，硬度大磨损严重，使滑线断路和短路。另外，受雨雪天气影响，滑线绝缘经常被破坏，也经常导致联锁和通讯传输故障。几乎每天都要维修不止一次。据统计，滑线故障率占堆取料机总故障的80％。
2.维修难度大滑线的机械故障大多为设计、安装带来的，而且许多原因是非滑线本身的问题，如基础、道轨、皮带机支架、环境等，既没有校正滑线的有效方法，也没有仪器工具，一般电工维修不了。同时，通讯滑线正常使用不能超过150米，而目前企业的应用大都在450米以上，远远超过了正常使用范围，更增加了维修难度。
3.维修时间长、工作量大正常损坏时，少则需要4-5小时，多则10小时以上，且每次需两人以上，尤其在雨雪天气时，工作量更大。
4.维修费用高每台堆取料机滑线长450米，每米220余元，约两年需更换一轮，每年每台仅更换滑线购置费就达5万元。加上人工费，每台机每年维修费高达近10万元。另外，因联锁失控，通讯中断导致的设备事故扩大，更增加了其它关联设备的维修费。
5.设备安全事故多由于滑线故障，联锁失控，通讯中断。当堆料机故障时，不能及时停止放料和停下皮带机，严重时会造成堆料机冲出轨道，造成堆料机钢结构整体变形，能引起上百万元的经济损失，也给设备与操作人员带来不安全因素；当取料机下道工序皮带机故障时，不能及时停止取料，均导致堵料，撒料，压料，甚至拉断皮带。
因此，随着企业年产量的不断增加以及滑线系统工作的不可靠，选用或开发基于现代新技术的通讯控制系统越来越重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于堆取料机的数据信号和语音信号无线传输方法，解决了长期制约企业的堆取料机联锁信号和语音信号传输故障率高的问题。
根据企业现有技术中存在的问题以及企业料场堆取料机数量大，分布较集中，料场料堆较高，料的导电性强，料场附近PLC控制系统较多，语音通讯和联锁信号传输并存，堆取料机有动态交叉等特点，结合无线通讯技术以及网络技术，发明了以联锁信号及语音信号为传输对象的无线传输系统。该方法可实现语音信号和联锁信号无线可靠传输。
本发明的技术方案如下系统由控制中心主站和多个堆取料机子站两部分组成。堆取料机和皮带机之间的联锁信号传输，堆取料机和中控室等所有的电话通讯均由无线系统来完成。
基于混合信号的无线通信方式有大型的网络的无线接入和小型网络的无线接入两种，如采用固定频率无线接入技术(如FDMA、TDMA、CDMA和SDMA)的大型网络对于企业作业的信息量和覆盖面而言，资源过于浪费，网络过于庞大。因此设计采用小型的无线网络传输系统。针对企业堆取料机数量大分布集中的特点，选各个堆取料机子站与混匀配料室主站构成一点对多点的无线通信网络，减少系统成本；针对料场附近PLC控制系统较多的特点，选2.4G通讯频段，以减少料场附近PLC控制系统及其它通讯设备的干扰；针对语音通信和联锁信号并存且数量多的情况，设计了基于TCP/IP的语音信号和联锁信号同时传输的无线网络传输系统。
系统在企业的料场堆取料机工作半径内，以控制室为中心主站，以电台辐射半径为区域，与各个堆取料机构成一个无线网络。各个堆取料机子站与控制室主站构成一点对多点的无线通信网络，实现堆取料机和皮带机之间的联锁信号，以及网络所覆盖范围内的语音信号的无线传输。
无线网络的频率活动范围在2.4G-2.4835G之间，该频段为工业、科学及医学的开放频段，另外由于系统为微功耗无线系统，不许任何授权和申请。采用直接序列扩频(DSSS)，11Mbps/5.5Mbps/2Mbps/1Mbps自适应的传输速率。提高了系统对各种信号的快速传输，减少了延时。
无线网络采用了双频冗余覆盖技术，一方面使得覆盖区域内的并发用户数量提高，减少AP的网络瓶颈问题，另一更为重要的方面，一旦出现某一网络工作异常，由于另一端AP设备仍正常工作，因此能够保证覆盖区域用户的正常网络链接。这种双AP双频热备份的工作模型提高了无线系统的可靠性。
语音信号与数据信号通过各自的协议转换模块及集线器，连接到局部以太网上，然后再由基于以太网的无线网桥设备，发送到各子站或由各子站转送到主站。其中的语音信号转换模块选用基于VOIP技术的语音网关，它采用分组交换技术，在网络上传送的是数据包，而不是语音信号，所以，要把语音信号量化后编码、压缩、打包变为数据流，传送到对方后进行反变换，最终还原成语音信号。该设备自带IP电话交换机，可以实现IP网内拨号打电话，节约电信通讯费用。另设一条外线，可以和网外电话接拨。联锁控制的数据信号，通过PLC和以太网通讯模块，将所有网内PLC组成控制网络。主控室作为主站，各堆料机和取料机的PLC作为子站。子站与主站之间的无线通讯，由无线网桥设备来完成。搭建局部无线以太网络，实现了主站与子站的通讯。
本发明的效果和益处是，堆取料机的故障率大幅降低，保证原料输送畅通；降低了购置滑线、皮带、减速机等的购置费、维修费和通讯费；设备故障率降低后，断续配料和供料的次数减少，配比稳定，提高了原料的混匀质量和企业的产量，进而为企业优质高产提供条件。本方法可广泛使用于冶金、水泥、化工、电力等行业的大型运动机械上，实现各种控制信号和语音信号的无线可靠传输。
图1是本发明的无线传输系统的网络平面图。
图2是本发明的主站系统框图。
图3是本发明的子站系统框图。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图，详细说明本发明的具体实施实例。
某冶金企业料场有9台堆取料机，皮带长1000米，堆取料机在1000米的运行范围实现联锁信号和语音信号的无线传输。
选择点对多点的技术方案，即以9台车为子站，以主控室为主站，设计图1所示的无线网络系统。1和2为主站的两台双频冗余设备(热备)，A、B、C、D、E、F、G、H、I分别为九个子站。
图2为主站的系统框图。主站系统的PLC与料场的主控室的PLC网络通过MODELBUS总线连接，传输9台堆取料机与皮带系统的联锁信号。语音网关连接9条外线，为9台堆取料机提供语音通讯。语音信号和联锁信号通过各自的转换协议转换后通过交换机由无线网络系统发送，完成信号的无线传输。
图3为子站的系统框图。接入子站PLC的联锁信号和接入话机的语音信号通过各自的转换协议转换后通过交换机接入无线网络，由无线网络完成联锁信号和语音信号无线可靠传输。
权利要求
1.一种堆取料机联锁信号和语音信号无线传输方法，其特征在于，采用基于TCP/IP协议的网络通讯方式，实现联锁信号和语音信号同时无线传输；联锁信号和语音信号通过各自的转换协议，转换成基于以太网的信号格式；在企业的料场堆取料机工作半径内，以控制室为中心主站，以电台辐射半径为区域，与各个堆取料机构成一个无线网络；各个堆取料机子站与控制室主站构成一点对多点的无线通信网络，实现堆取料机和皮带机之间的联锁信号，以及网络所覆盖范围内的语音信号的无线传输。
2.根据权利要求1所述的一种堆取料机联锁信号和语音信号无线传输方法，其特征在于，无线网络的频率活动范围在2.4G-2.4835G之间；无线网络采用了双频冗余覆盖技术。
全文摘要
本发明属于数据处理及无线数据传输技术领域，涉及到堆取料机的语音信号和联锁信号无线传输方法。其特征是采用基于TCP/IP协议的网络通讯方式，联锁信号和语音信号同时无线传输。联锁信号和语音信号通过各自的转换协议，转换成基于以太网的信号格式。在企业的料场堆取料机工作半径内，以控制室为中心主站，以电台辐射半径为区域，与各个堆取料机构成一个无线网络；各个堆取料机子站与控制室主站构成一点对多点的无线通信网络，实现堆取料机和皮带机之间的联锁信号，以及网络所覆盖范围内的语音信号的无线传输。本发明解决了堆取料机和地面设备间的联锁信号和语音信号的滑线连接不可靠的问题，提高了设备可靠运行率，降低设备故障率、维护费用和维护时间。
文档编号H04M11/00GK1909492SQ20061004743
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月8日 优先权日2006年8月8日
发明者高仁璟 申请人:大连理工大学