基于工业以太环网的煤矿生产安全监控系统研究

《基于工业以太环网的煤矿生产安全监控系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于工业以太环网的煤矿生产安全监控系统研究　　摘要：根据目前煤矿安全的发展形势，分析现有监控系统的弊端，提出了基于工业以太环网的煤矿生产安全监控系统，对煤矿安全监控系统进行了系统设计，在对煤矿安全监控系统研究分析的基础上，提出了系统硬件网络架构，构建了基于工业以太环网的多层分布式体系结构的煤矿安全监控系统。　　关键词：煤矿安全监控系统工业以太环网分站多层分布式体系结构　　1.前沿　　我国煤田遍布全国，但煤层的赋存条件和地质情况差异很大，很多矿井自然环境恶劣，受到水、火、瓦斯、粉尘、顶板事故等自然灾害的威胁。在这些自然灾害所造成的事故中，瓦斯事故死亡人

2、数占总死亡人数的30%～40%。特别是瓦斯煤尘爆炸事故，危害更为严重。因此，预防事故是煤矿安全工作的重点。在煤矿中，装备矿井安全监控装置是防止煤矿事故的重要手段，这就要求有更多的煤矿监控系统的研究。8　　近几年来，信息技术被迅速地应用到了煤矿安全生产领域，并取得了明显的经济和社会效益。煤矿安全监控是综合性技术，涉及到计算机、电子技术、通讯、物理、化学、电工等多种学科，与矿山采、掘、机、运、通等生产环节密切相关，功能复杂，技术难度高。因此，在相当长的时期内，对于监控装置的装备、管理和培训任务十分艰巨。为了从根本上解决煤矿安全问题，需要依靠科技进步手段提

3、高煤矿整体安全技术装备与管理水平。其中在高瓦斯矿井建立煤矿安全监测监控系统，从而改善煤矿安全环境和建立包括煤矿安全隐患全面查排、实时监督管理、安全保障等内容的安全管理体系是长治久安防止煤矿安全事故的最重要的两个方面。国内外发展状况井下安全检测系统是矿井安全监控技术的一部分，是随着煤炭工业发展而逐步发展起来的。　　2.系统的总体设计　　目前，煤矿开采正在向高产，高效和集成化方向发展，全矿井的生产自动化，管理信息化技术在一些现代化矿井得到越来越多的应用，以使矿井在“采，掘，运，风，水，电，安全”等生产环节和管理环节逐步实现综合自动化和信息管理化。矿井工业

4、以太网技术是基于以太网协议的工业网络技术。系统整体架构采用工业以太环网+现场总线架构，并划分为管理层和设备层三层。管理层即地面管理局域网；监控层即工业以太网平台，各监控主机，数据服务器，接入网关；设备层包括现场总线，监控站，控制器，传感器，执行器等。　　整个工业以太网平台分为井上监控部分和井下监控部分，井上部分网络系统采用100/1000Mbps工业以太网将地面各个监控设备连接起来，再通过防火墙与管理信息网连接。井上部分采用100/1000Mbps矿井防爆工业以太网将各个监控设备连接起来，以矿用阻燃单模光纤作为主传输介质。所有工业网络交换机和光纤环网

5、共同汇集到监控指挥中心的核心交换机上。系统的物理结构拓扑如图2.1所示。　　图2.1工业以太网煤矿综合监控系统结构示意图　　3.系统工作原理8　　系统硬件设计包括采集信息设备的各种末端传感器，传输设备分站，执行器，馈电开关，受控设备，避雷器，地面环网交换机，中心站主机等。工作时，传感器将采集到的各种监测数据经传输线缆，送给监控分站，分站对数据分析处理打包后送给地面中心监控主机，监控主机收到数据，分析判断后，发出控制命令给分站，分站对控制命令进行解包，然后发送给执行器。　　系统中，各种传感器和监控分站均为以单片机为控制中心的微型计算机系统，这样同地面监

6、控主机一起，整个监控系统实际上构成了一个三层的计算机控制网络，结合系统分站和传感器的等的网络布局，最终形成一个多层分布式体系结构的闭环控制系统，实现了集自动控制技术，通信技术，计算机网络技术等于一体的煤矿安全生产监控系统，体现了“两化融合”的新思潮。　　4.系统硬件设备　　4.1井下分站部分　　（1）监控分站　　监控分站是整个监控系统的核心设备，在系统中它起到采集各种传感器的监测数据，并将数据处理结果传输给地面监控中心，同时又接收监控中心主机的控制命令，经过处理后传输给受控设备等的作用。分站除了是系统的数据处理中心，同时还为个传感器提供本案电源，并能

7、根据采集数据的限制要求对井下机电设备执行断电和复电控制动作。　　（2）分站工作原理：8　　分站是一个以89C55单片机为核心的微型计算机系统。主要由单片机，看门狗自动复位，参数保存，输入数据采集，控制输出，通信数值及状态显示，隔离电源，手动设备等电路组成。　　分站工作时，首先根据分站各输入通道上所挂接的传感器类型，通过DPSK或RS485两种通信方式接收地面中心站初始化数据，对分站的各个通道分别进行定义/设置。工作中，分站通过数据采集电路对输入通道进行不间断的循环信号采集，使系统内部各模拟开关根据设立，定义的指令自动切换到相应的转换电路上。当分站对挂

8、接各类传感器的输入通道进行连续，不间断数据采集时，来自传感器的频率或电流信号在经相应的交换后进入施密特整形及