井下多参数监控系统小论文.doc

基于CAN总线的井下多参数监控系统的设计 , 地形复杂、环境恶劣、与地面人员间沟通不便。近年来, 煤矿发生事故的数量在不断增加, 如何加强安全生产, 提高监测监控能力,处理好安全与产量的关系, 如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测监控职能, 有效进行矿工管理, 安全高效运作, 显得尤为重要和紧迫。因此，研制一种性能可靠、成本低的煤矿井下多参数智能监测系统非常必要。监测井下生产状况参数包括监测矿井空气中有害或危险成分、矿井空气物理状态、通风设备运行状态以及其他参数。一般监测对象包括瓦斯、风速、负压、温度、液位等。井下生产状况参数监测的工作环境恶劣、监测点分散、监测种类多、测点数量大、通信距离远，并且对实时性和可靠性要求极高。采用当前流行的虚拟仪器技术实现上位机交互，并利用单片机成本低、集成度高、易于相互及与计算机通信等特点，开发了一种新型的井下多参数智能监测系统。 井下多参数CAN总线、煤矿安全、智能监测监测井下生产状况参数包括监测矿井空气中有害或危险成分、矿井空气物理状态、通风设备运行状态以及其他参数系统总体设计井下多参数智能监控系统由监测分站系统、CAN总线通信系统、上位人机交互(监控计算机)以及煤矿安全专家系统(数据库查询服务器)组成。其系统结构图如图1所示。 2.1 监测分站系统监测分站系统采用高性能ATmega48单片机作为主控器件，外接多个瓦斯、位移、压力等传感器，经过外部模拟电路，送人单片机内置高精度A／D转换器，实现多路模拟量的实时采集，并通过CAN总线通信系统实现与上位人机交互的数据交换。另外，监控分机还可实现瓦斯、压力等参数超标时的井下声光报警，并根据上位人机交互命令进行相应的控制操作，有效避免事故的发生。 矿井监测监控系统不同于一般工业监控系统．与之相比有以下特点: 1）电气防爆。系统在有瓦斯与煤尘环境的矿井下，其设备必须是防爆型。 2）传输距离远。系统的传输距离至少要达10km。 3）网络结构宜采用树形结构。由于巷道为分支结构，且分支长度可达数千米。为便于系统安装维护，节约传输电缆，降低成本，宜采用树形结构。 4）监测对象变化缓慢。监控对象为缓慢量，系统对传输速率要求不高。 5）电网电压波动大。大型设备启动，影响电网电压。 6）工作环境恶劣。潮湿、粉尘、瓦斯。 7）传感器宜采用远程供电。不宜采用中间继电器。延长系统传输时间；有源设备，故障率高。 因此，矿井监控系统除应能满足矿井信息传输要求外，还应满足下列要求： 1）系统应具有模拟量、开关量和累计量监测功能。 2）系统应具有声光报警、模拟量和开关量手动与自动控制功能。 3）系统应具有备用电源，当电网停电后，系统应能对主要监控量连续监控、继续监控时间应不小于2小时。 4）系统应具有自检功能。当系统中传感器、分站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间、故障设备、以供查询及打印。 5）系统应双机备份，并具有手动切换功能（自动切换功能可选）。当工作主机发生故障时，备份主机投入工作，保证系统的正常工作。 6）系统应具有实时存盘功能，其存盘内容包括 ①甲烷、风速、负压、一氧化碳等重要测点模拟量的实时监测值； ②模拟量统计值(最大值、平均值、最小值)； ③报警及解除报警时间及状态； ④断电／复电时间及状态； ⑤断电／复电逻辑关系不符报警时间及状态； ⑥设备开／停时间及状态； ⑦累计量值； ⑧设备故障／恢复正常工作时间及状态等。在这些存盘项目中，除重要监测模拟量的实时监测值存盘记录应保持24小时外，其余均应保存3个月以上，并且当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于10分钟。 7）系统应具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地址、单位、报警门限、控制门限、监测值、最大值、最小值、平均值、传感器故障、闭锁与解锁等。开关量显示内容包括地点、名称、单位、累计值等。 8）系统应具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3种曲线。在一屏上，同时显示不小于3种模拟量，并设有标尺，可显示对应时间标尺的模拟量值。 9）系统应具有柱状图显示功能，以便直观地反应设备开机率。显示内容包括地点、名称、最后一次开/停时刻和状态、工作时间、开机率、开/停次数、传感器状态、闭锁与解锁等，并设时间标尺。 10）系统应具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反应安全生产状况。显示内容包括工程流程模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。为满足大型复杂生产系统的需要，应具有漫游、总图加放大、分页显示等功能。为了使用模拟图，除具有一幅显示全矿概况的总图外，一般按使用功能划分多个系统图，例如，通风安全系统模拟图、轨道运输系统模拟图、胶带运输系统模拟图、提升运输系统模拟图、供电系统模拟图、排水系统模拟图、巷道布置图、避灾路线图等。 11）系统应