基于CAN總線的礦井積水水位監(jiān)控系統(tǒng).pdf

1、煤礦安全生產(chǎn)一直以來都受到水文地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重影響。目前，國內(nèi)煤礦井下水位監(jiān)控系統(tǒng)主要采用集散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由主從式體系結(jié)構(gòu)組成、采用時(shí)分制通訊為主流技術(shù)，其監(jiān)控底層設(shè)備無法進(jìn)行相互間信息交換。此外，由于受到傳感器技術(shù)的限制，礦井水位監(jiān)控系統(tǒng)只能布置在工作環(huán)境較好的水倉處，無法覆蓋整個(gè)煤礦井下工作環(huán)境，因此無法采集能最直接反應(yīng)水文信息變化的巷道水位信息，造成監(jiān)控系統(tǒng)檢測精度低、反應(yīng)遲緩，不能及時(shí)發(fā)出報(bào)警并將積水排出。
　　 本課

2、題針對現(xiàn)有礦井水位監(jiān)控系統(tǒng)的弊端，研究了一套全新的水位監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠覆蓋整個(gè)煤礦井下工作環(huán)境。其核心技術(shù)是利用變介質(zhì)電容原理設(shè)計(jì)了一種新型水位傳感器，通過聚四氟乙烯電纜將水位高度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電容值，再通過專用電路進(jìn)一步將電容值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓值，并綜合運(yùn)用平均值濾波法及插值法擬合系統(tǒng)特性曲線，消除了所采集信息中的干擾誤差，實(shí)現(xiàn)新型水位傳感器系統(tǒng)的非線性校正；以單片機(jī)MSP430F169為核心處理器，設(shè)計(jì)了礦井分站，為了兼容現(xiàn)有井下傳

3、感器，降低監(jiān)控系統(tǒng)成本，本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了多種傳感器信號(hào)采集通道，不僅能夠讀取新型傳感器的信號(hào)，而且還能夠讀取傳統(tǒng)模擬量和開關(guān)量傳感器的信號(hào)，讀取傳感器信號(hào)后，經(jīng)過分站核心處理器的分析、處理后，根據(jù)處理后的結(jié)果，采用連級(jí)排水的方式實(shí)現(xiàn)井下積水的自動(dòng)排除，并將讀取的信號(hào)通過CAN總線傳輸給監(jiān)控中心。當(dāng)水位超過警戒水位時(shí)，能夠及時(shí)報(bào)警；本系統(tǒng)采用CAN總線通信方式進(jìn)行設(shè)備間的信息交流，通過對現(xiàn)有CAN控制器和收發(fā)器進(jìn)行比較，選擇了MCP2515

4、芯片為CAN控制器以及應(yīng)用TJA1040芯片作為CAN收發(fā)器構(gòu)成了CAN總線通信模塊，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接送等功能；以監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件為平臺(tái)，設(shè)計(jì)了人機(jī)交換界面，通過它實(shí)現(xiàn)對底層設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　 實(shí)驗(yàn)表明：本課題研制的新型水位傳感器具有較高的檢測精度，其非線性度誤差減少到0.4％以下，能夠滿足在復(fù)雜環(huán)境下工作的要求；礦井分站能夠采集各種類型傳感器發(fā)送的信號(hào)，并能夠適時(shí)的控制水泵的開停，達(dá)到兼容各種類型傳