[发明专利]用于通风设备的模块化控制系统以及使用该系统的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年5月11日在美国专利商标局提交的并且名称为“MODULAR CONTROL SYSTEM FOR MINING EQUIPMENT”的共同转让的美国专利申请No.61/991,530以及2014年5月11日在美国专利商标局提交的并且名称为“MODULAR CONTROL SYSTEM FOR MINING EQUIPMENT”的共同转让的美国专利申请No.61/991,531的优先权的权益，这两个共同转让的美国专利申请都通过引用并入本文中。

技术领域

本发明一般地涉及配置用于控制和/或接口通风及其它设备的控制器和控制系统以及使用所述控制器和控制系统的方法。本发明更具体地涉及配置用于控制和/或接口地下矿井及其它复杂环境中的通风设备、传感器和其它设备的控制器和控制系统。

背景技术

当开发并运行地下矿井时，必须在地下部署重要的基础设施以向矿工和其他采矿人员提供电力、通信、监测、照明、通风和/或其它服务。因为没有两个矿井共享共同的配置，基础设施必须改变以适合每个矿井。

在具有精密电力、通信、监测、照明、通风和/或其它服务系统的其它复杂环境中可能需要类似的定制，所述复杂环境诸如制药实验室或生产设施、半导体研究或生产设施和核电站。

为了控制和/或接口这些各种各样的服务，当前的途径是设计用于矿井或其它复杂设施的特定的基础设施配置的控制器和其它控制系统。尽管这种定制途径起作用，其仍然具有数个缺点。

第一，部署当前的定制途径是极其耗费时间的。事实上。因为所有控制系统都是定制制造的，它们必须被设计成控制和/或接口它们将连接到的特定设备。此外，在矿井的情况下，之后这些控制系统必须被部署在地下。这样的部署是漫长的因为之后各种控制系统必须被单独地连接到特定设备。

第二，以及这与上文第一个缺点有关，当前的定制途径不是可扩展的。换言之，为了设计用于一个矿井或其它复杂设施的控制系统而执行的开发工作很少能被在另一矿井或其它复杂设施的控制系统设计中再度使用。类似地，如果矿井发展，附加的控制系统必须也单独地设计和部署。

第三，当前的定制途径需要技术人员在控制系统的部署期间和之后在场以便维护和维修。然而，由于地下矿井的典型地偏远的自然环境，技术人员一般是缺乏的且将技术人员部署在这样的偏远区域中通常是昂贵的。

第四，由于地下矿井运行的恶劣的自然环境(例如，重型车辆在紧密的空间中行进)，对于车辆或机器来说损毁控制系统并非不常见。当发生这样的碰撞并且控制系统被严重地损毁时，一般需要维修或者甚至替换整个控制系统。然而，因为机柜是定制制造且定制装配的，损毁的控制系统的更换耗费时间和技术人员的再次出现。

因此，鉴于以上内容，存在对地下矿井及其它复杂环境中的控制器及控制系统的设计和部署中不同的途径的需要，该不同的途径将至少减轻现有定制途径的一些缺点。

发明内容

要设计和部署用于地下矿井和其它复杂环境中设备的控制器和控制系统的现有技术定制途径的缺点一般地通过模块化控制系统来减轻，其中模块化控制系统被预编程并预配置以支持一系列设备。

根据本发明的原理，模块化控制系统被预编程并预配置以支持一系列复杂环境设备，选自电力、通信、监测、照明、通风和/或其它服务系统的组，系统包括用于为系统的电气和电子部件提供物理和环境保护的标准机柜、主处理单元、存储单元、通信接口单元、设备接口单元和用户接口单元。

根据本发明的原理，公开使用模块化控制系统的方法。该方法典型地包括以下步骤：

a、激活控制系统；

b、检测所有连接到控制系统的设备；

c、通过通信接口单元取回设备的运行参数；以及

d、将运行参数传输到设备。

根据本发明的原理，使用模块化控制系统的方法可进一步包括以下步骤：

a、通过断开连接到机柜的所有线缆来替换故障或损毁的控制系统；

b、从壁上移除或卸下故障或损毁的控制系统；

c、安装新的控制系统；

d、重新连接所有断开的线缆；以及

e、通过控制系统屏幕激活控制系统。

根据本发明的原理，模块化的控制系统一般地包括标准机柜，控制系统的所有的各种电气和电子部件都位于该标准机柜中。

控制系统一般地包括主处理单元、存储单元、数个通信接口单元、数个设备接口单元以及用户接口单元，其中主处理单元一般是以计算机或类似的处理平台的形式。