礦井水文監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、煤礦井下的主要災(zāi)害之一就是地下水，對煤礦的安全生產(chǎn)有著重大的安全隱患，其主要表現(xiàn)在礦井排水系統(tǒng)的排水能力不足以應(yīng)付突然增加的礦井涌水量，因此，對于監(jiān)測井下排水溝水流量、出水點涌水量是非常重要的。目前，一般對礦井水文信息的監(jiān)測是通過人工對所選定觀測點定期、逐點測量來實現(xiàn)的，其缺點是難以在較短的時間里獲取大量的涌水量數(shù)據(jù)來分析涌水點的涌水情況，因此不能及時發(fā)現(xiàn)突水的發(fā)生。此外，對于井下鉆孔水壓、水倉水位、地面野外鉆孔水位等參數(shù)的監(jiān)測也同樣十

2、分重要。因此，非常有必要建立礦井水文自動監(jiān)測報警系統(tǒng)。
　　本系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)為平臺，為礦井建立一個實時性強(qiáng)、高精度、高度自動化、高可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷測量并利用計算機(jī)分析、輔助決策的，適用井下及地面各種水文參數(shù)（水位、水壓水溫，明渠流量，管道流量等）并利用工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃谋O(jiān)測系統(tǒng)，以及時掌握地下水動態(tài)、保障煤礦的安全、正常生產(chǎn)。
　　本設(shè)計突破了傳統(tǒng)

3、的人工記錄、手工查詢、紙張保存等落后手段，實現(xiàn)了高效、快捷智能化的數(shù)據(jù)采集方案，在硬件設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上均采用多級結(jié)構(gòu):硬件上，分為采集終端（移動采集終端）、井下通訊分站和井上通訊分站;網(wǎng)絡(luò)上，采用兩級網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，即上層的以太網(wǎng)和底層的CAN總線網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)。采集終端和移動采集終端是網(wǎng)絡(luò)的末端。
　　本文首先對水文監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和采用的原理及其技術(shù)進(jìn)行了簡單介紹。接著分析了整個水文監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)

4、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。其次，詳細(xì)給出了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，介紹了各個模塊，如微控制器電路模塊、MG2639(GPRS)模塊，CAN通訊模塊和AD模擬信號采集模塊等的電路設(shè)計、功能及使用設(shè)置等情況。然后分析了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計，重點介紹了本設(shè)計使用的CAN總線協(xié)議和CAN通訊協(xié)議設(shè)計情況。接下來介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括硬件層、驅(qū)動層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層，并詳細(xì)的給出了各個層的軟件工作流程和層與層之間的協(xié)調(diào)工作機(jī)制。最后，對系統(tǒng)軟