基于CAN总线的煤矿综合监控系统的设计与研究

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1、基于CAN总线的煤矿综合监控系统的设计与实现张楠1，柴常1，方翰松2（1.山西大同大学煤炭工程学院，山西大同037003；2.同济大学电信学院，上海200223）摘要：基于CAN总线的煤矿综合监控系统是集井下环境参数探测、人员考勤和定位等一体化的新型智能监控系统，在未来的煤矿信息化管理领域将有十分广阔的应用前景。作者根据系统的功能需求和系统构成特点对系统的监控分站、监控单元等硬件组成部分进行了电路设计，根据CAN总线通信协议设计出了适合本系统应用的通信协议，简化了系统在软件实现上的难度，使传统安全监控系统和人员定位系统的集成在协议上得以实现

2、。关键词：CAN总线；安全监控；人员定位；通信协议；中图分类号：TP393文献标识码：ATheDesignandImplementationoftheCoalIntegrativeMonitoringSystemBasedonCANBusNanZhang1,CaiChang1,HansongFang2(1.CoalEngineeringInstituteofShanxiDatongUniversity,ShanxiDatong0370032.InstituteofelectricalandinformationofTongjiUnivers

3、ity,Shanghai200223)Abstract：BasedonCANbusCoalIntegrativemonitoringsystem,Containingenvironmentalparametersdetection,personnelrollandposition,isanewintelligentmonitoringsystem,inthefieldofmininginformationmanagementitwillhaveawideapplicationprospectinfuture.Theauthoraccordi

4、ngtothefunctionalityneedsandcharacteristicsofthesystem,formonitoringdividesandcontrolunitsmadeacircuitdesign.BasedonCANbuscommunicationsprotocol,workingoutthecommunicationsprotocolforthesystem,simplifyingsysteminsoftware,achievingtheintegrationoftraditionalsafetymonitoring

5、systemandpersonnelpositionsystemintheProtocol.Keywords：CANBus;SafetyMonitoring;PersonnelPosition;CommunicationsProtocol1.概述在我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70％左右，预计到2050年还将占50％以上，我国经济的快速增长，对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须加强安全生产，确保煤炭工业持续、稳定、安全，快速发展[1，2]。目前我国现有的煤矿安全监测监控系统仅是监测环境安全参数，实现报警或断电控

6、制，而现在的煤矿安全监控系统需要加入人员定位、设备远程开停控制，加入这些子系统可以为救灾和避灾路线、抢救和疏散人员和器材提供最佳方案[3]。本文提出的这套系统设计方案，不仅能够对煤矿井下的安全生产进行监测、控制、分析、综合决策及调度，还能够及时、准确地将井下各个区域人员的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员的分布情况及每个矿工的运动轨迹，以便于进行合理地调度管理[4]。对于煤矿整体运转情况和安全生产情况的监控，下井人员的考勤和跟踪定位以及上一级主管部门对各个煤矿的远程网络监控等有很大的实际应用价值。2系统总体结构综合

7、监控系统方案的选择是在满足系统功能要求的基础上保证系统的稳定行、实用性，有利于系统后期的维护和功能的升级，同时在这个基础上考虑系统的产品化[5]。本系统通过CAN总线进行连接，由上位机、通信网关、井下监测监控分站（A型）、井下人员跟踪分站（B型）、监控单元、各种传感器、外控设备、人员信息读卡器（以下简称读卡器）和人载标识卡（以下简称标识卡）等组成。本主要介绍监测监控分站的CAN通信接口的硬件电路设计，A型分站和B型分站的协议设计，对于人员定位系统硬件设计不做详细的分析，只给出基本的结构。整个网络系统结构如图1所示。图1系统结构框图图1中的监

8、控单元外接各种传感器和外控设备，它由环境参数采集模块、外控模块和显示模块组成，监控单元内各模块通过CAN总线进行连接，具有可扩展的多输入多输出接口，显示模块还可以进行液晶显示或数