| 多层次总线下的煤矿安检设备系统设计 |
| 采集终端具有报警功能，当某一设备出现异常时，其对应LED即出现闪烁状态，同时伴有语音报警。大多数同类设备与地面设备间的通信采用专线形式，其主要弊端是安装不方便且安全性不高，尤其对于井下分支较多的情况会更加麻烦。对于竖井，电缆常会因为罐笼撞帮而被挂断，出现维护困难的情况。本方案采用先进的低压电力线载波通信技术，由于电力电缆在矿井建成的同时就完成了布线，且防护做的很好，从而避免了线路维护的麻烦。另外，随井下掘进面向不同方向的扩展，电力电缆也会随着铺设好，因此不需要另外再铺设专线，只需将具有载波通信功能的传感器安装设置好即可。由于井下交流电源多为127V和220 V，因此在将载波信号耦合到高压电路上时必须做好隔离和防爆。本方案采用耐压680 V的聚多元脂电容器作为隔离器件。微处理器PL3105为51兼容，具有8/16位ALU、2×16位ADC，内部集成了电力载波通信模块，该模块是专为电力线通信网络设计的半双工异步调制解调器，载波通信的抗干扰能力很强。 3 数据集中器设计 数据集中器功能结构如图3所示。
为便于进行参数的设置，集中器还具有人机接口。液晶显示采用清华蓬远公司内藏T6963C控制器的液晶模块，分辨率为128×64点阵，能显示汉字和图形，可当地通过键盘进行参数设置、远动控制操作等。实时刷新显示井下各采样点的数据及各设备开关状态，当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时，集中器面板上各对应报警LED进行闪烁报警、并显示出报警点所在位置，同时伴有语音报警。 集中器与采集终端之间通过低压电力线进行载波通信，可实时召唤、存储各采集终端下属设备当前状态字及数据．并讲行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换，也可通过计算机经集中器对各设备进行开、停控制。本方案中还增加了GSM/GPRS通信方式，当设备出现重大报警时，集中器自动将报警内容通过短消息的形式发给预定义好的手机，或者通过GPRS方式将各数据记录及报警记录上传到主管部门的计算机。这样做可以实现无人值守的要求。 4 软件设计 本方案所涉及到的软件设计包括三部分：运行于数据采集终端中的数据采集、报警、控制及通信程序；运行于数据集中器中的数据采集、通信、报警及人机接口程序；运行于PC机上的后台监控、数据库等程序。 数据采集终端中的程序采用C51语言编写，主要完成以下几个功能：①瓦斯、风速、一氧化碳及压力等各类传感器模拟量的采集及A/D转换，数据读取；②采用分址编码方式对单总线数字式温度传感器DSl8820的温度值读取；③设备的开停、风门、馈电等开关量的采集及对风、电、瓦斯等设备的闭锁控制；④数据计算及存储、报警判断、电源管理及系统自检；⑤与集中器间以电力线为介质通过载波通信进行数据交换；⑥通过本地串口可进行本地数据抄读及参数设置。 程序流程图见图4。
程序流程图如图5所示。
结 语 随着我国经济的飞速发展，对能源的需求越来越大，在加大生产量的同时决不能忽视安全生产、严格管理的重要性。相对较落后的安检设备已不再适应新形式的需要，也满足不了现代化的管理要求。本设计方案采用上述思路和结构，既避免了布线、维修带来的不便，又提高了管理的现代化水平，满足了用户对井下生产状况的实时监控和对险情及时发现和排除的要求，能有效杜绝多数矿难事故的发生，为中小型煤矿提供了一种新颖的监测方法和手段。 |
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