煤礦瓦斯監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng).pdf

1、煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和材料，占我國(guó)能源總量的70％以上。但是，煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)形勢(shì)不容樂(lè)觀，以瓦斯爆炸為突出代表的重特大安全事故時(shí)有發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)高可靠性、高穩(wěn)定性的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的作用。 本課題來(lái)源于山東省信息產(chǎn)業(yè)廳項(xiàng)目“煤礦安全自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是一個(gè)煤礦安全監(jiān)控綜合信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煤礦安全管理信息系統(tǒng)的綜合智能化輔助決策功能和綜合性自動(dòng)控制功能。 本文主要針

2、對(duì)“煤礦安全自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”中的瓦斯檢測(cè)和井下監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)展開(kāi)論述。在對(duì)國(guó)內(nèi)外瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)研究對(duì)比的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和嵌入式系統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)方案，并設(shè)計(jì)了煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下智能監(jiān)控分站。 本文設(shè)計(jì)的煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下智能分站的技術(shù)指標(biāo)完全符合中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《AQ6203-2006煤礦用低濃度載體催化式甲烷傳感器》和《AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)

3、條件》的技術(shù)要求。 在瓦斯傳感器的設(shè)計(jì)中，采用定壓檢測(cè)法來(lái)檢測(cè)甲烷濃度，克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法易漂移的缺點(diǎn)，提高了傳感器的穩(wěn)定性。在軟件方面，采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，并加入了自動(dòng)補(bǔ)償程序，使傳感器能夠自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)，提高了傳感器的準(zhǔn)確度。 井下智能分站以ARM微控制器為控制核心，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ作為軟件平臺(tái)，利用UDP傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)了中心站和分站之間的網(wǎng)絡(luò)通信功能，是“瓦斯監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)”的重要組成部分。在

4、硬件方面，采用NXP公司的32位ARM微控制器LPC2294作為分站的主控芯片，它具有8路10位AD，內(nèi)置CAN總線(xiàn)控制器，可使用多達(dá)76個(gè)GPIO，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)頻率信號(hào)、電流電壓信號(hào)以及CAN總線(xiàn)信號(hào)的采集。在通信方面，采用UDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了分站與中心站之間的雙向通信。在軟件方面，將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到LPC2294中，并在此基礎(chǔ)上分析了TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)介紹了幾個(gè)主要嵌入式軟件任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，并給出了在實(shí)際編

5、程過(guò)程中遇到的問(wèn)題及調(diào)試方法。 在設(shè)計(jì)煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下分站的同時(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的煤礦用水位傳感器和煤礦用負(fù)壓傳感器。截止到本論文完成時(shí)，本文設(shè)計(jì)的煤礦用低濃度瓦斯傳感器、煤礦用水位傳感器和煤礦負(fù)壓傳感器已通過(guò)國(guó)家有關(guān)部門(mén)的未定型實(shí)驗(yàn)和本安防爆實(shí)驗(yàn)，很快將獲得煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書(shū)并推向市場(chǎng)。本文設(shè)計(jì)的井下分站實(shí)現(xiàn)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有功能，并完成了與中心站的聯(lián)合調(diào)試，獲得了大量數(shù)據(jù)，為下一步申請(qǐng)煤礦礦用產(chǎn)