[发明专利]应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统，包括终端节点、主节点、转换模块和上位机；还公开了一种应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信方法，包括步骤：接收、采集及处理传感器的信号，处理后的传感器信号为数字信号，并将数字信号通过无线传输到主节点；主节点接收从终端节点传输的数字信号，对数字信号进行处理后，发送控制命令及数据传输；将主节点发送过来的RS485总线数据信号进行转换，将其转换为RS232总线数据信号与上位机进行数据通信；上位机接收从转换模块发送的数据，对终端节点采集的数据进行最终接收及处理。本发明实现了对盾构机滚刀状态的无线监测。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统及方法。

背景技术

目前，盾构机滚刀工作状态检测系统主要采用传统的有线通信方式，存在布线繁琐困难，检测功能单一等问题，一般只测量滚刀磨损状态；由于盾构机工作过程中，刀盘是处于旋转状态，各种检测传感器的信号线需要通过滑环才能将信号线引出，进而完成滚刀状态检测，为了避免线缆连接问题，磨损测量多采用压力检测方式，这种方式存在测量精度低，不可重复使用等缺陷，一旦滚刀磨损后，液压油泄露，则不能继续测量使用；随着盾构机在隧道施工当中的大量应用，以及对盾构机施工安全性的要求，目前亟待需要解决盾构机刀盘上滚刀的工作状态监测问题，因此需设计一种应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统及方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统及方法，实现对盾构机滚刀状态的无线监测。

为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种应用于盾构机滚刀状态监测的无线通信系统，包括终端节点、主节点、转换模块和上位机；

所述终端节点，用于接收、采集及处理传感器的信号，处理后的传感器信号为数字信号，并将数字信号通过无线传输到主节点；

所述主节点，用于接收从终端节点传输的数字信号，对数字信号进行处理后，发送控制命令及数据传输；

所述转换模块，用于将主节点发送过来的RS485总线数据信号进行转换，将其转换为RS232总线数据信号与上位机进行数据通信，同时为主节点提供电源；

所述上位机为带有RS232接口的工业控制计算机，用于接收从转换模块发送的数据，根据通信协议，对终端节点采集的数据进行最终接收及处理。

进一步地，所述终端节点将数字信号通过无线传输到主节点，无线传输包括高频通信和低频通信；

所述低频通信，工作频段为甚低频和低频频段，调制方式采用ASK调制，载波频率15KHz-150KHz，解调方式采用快速包络检波与慢速包络检波相结合，传输数据采用曼彻斯特码进行编解码；

所述高频通信，工作频段为ISM频段；

所述无线传输均通过无线通信天线进行传输，所述无线通信天线包括线圈天线和鞭形天线，所述低频通信采用线圈天线，所述高频高频通信采用鞭形天线。

进一步地，所述终端节点与主节点构成星形网络拓扑结构；

所述每个终端节点均包括终端节点电路、电池组和无线通信天线；

所述终端节点电路还包括第一电源管理单元、传感器信号采集预处理单元、第一微处理器单元、第一高频无线收发单元和第一低频无线收发单元；

所述第一电源管理单元，用于对为终端节点提供电源的电池组进行统一管理；

所述传感器信号采集预处理单元，用于对传感器采集到的信号进行预处理，并将预处理后的信号发送至第一微处理器单元；

所述第一微处理器单元，用于对接收到的信号进行处理；