基于红外通信的煤矿环境监测系统研究

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1、第18卷煤矿开采V0L182013年l1月CoalminingTechnologyNOV．2013基于红外通信的煤矿环境监测系统研究陈波t，胡泽-，李震2葛亮，任春林(1．西南石油大学，成都610500；2．河南省地质调查院，郑州450051)[摘要]为了实现对煤矿环境参数的无线监测，实时掌握煤矿的环境信息，设计了一种基于红外通信传输的煤矿环境监测系统。本设计主要是以51单片机为核心，控制实现甲烷、氧气、一氧化碳和温度信号的数据采集及红外接收和发射电路完成红外数据通信，并实现与计算机串行通信功能，结合硬件

2、设计与通信协议，编写出相应的c语言程序。利用虚拟仪器开发软件，实现了系统数据通信和后台数据处理功能模块，可以方便地对煤矿环境数据进行实时显示、报警、存储和打印等功能。该系统具有监测方便、实时数据采集传输、费用低廉等特点。[关键词]环境监测；红外传输；数据采集；煤矿安全中图分类号：TE931+．1文献标识码：A1引言可以实现信息方便地交换与传送，在短距离无线传输方面拥有十分明显的优势，因此设计基于红外传我国改革开放以来，科学技术不断进步，人民的输的煤矿环境监测系统有很重要的意义。生活需求不断扩大，能源消耗迅

3、猛增长。煤炭作为工业血液，需求增长迅速，煤炭工业也得到很大发展，2系统原理与组成但是煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害整体的组成包括红外采集发射和红外接收两部事故的有效控制。各地煤矿事故频发，造成严重的人分。红外发射部分实现甲烷、氧气、一氧化碳和温度员伤亡及经济损失，暴露出现有煤矿监控系统存在信号的数据采集和红外发射，红外接收部分实现对的问题。煤炭安全生产中受到八大灾害(《煤矿安全发射机发射的信号进行接收，并通过RS485串口送规程》，2004)的威胁，它们主要是：瓦斯危害、煤尘危计算机进行处理和

4、显示，系统组成如图1所示。险、水灾、火灾、顶板及冲击地压、提升运输危险、电通过传感器实现将环境中的被’?贝4量到电信号的气危险、爆炸材料危险及有害因素。据不完全统计，转换，先将电信号进行信号调理后进行数据采集，并全国煤矿每年死亡人数超过六千人，约占全国的通过单片机将信号编码后，通过红外发射管发送出80％以上，占全国工业企业死亡人数的60％。因此，去。红外接收机部分选用具有自动增益功能的红外煤矿环境参数的监测对保障煤矿安全生产具有十分接收器件，HS0038接收到的红外信号后，信号经过重要的作用，是煤矿高产、

5、高效、安全生产的重要保调理后送入单片机，单片机对接收到的信号进行解证，直接关系着矿井的安全生产和矿工的生命安全。码并通过RS485串行通信传给计算机进行数据处理在监测过程中，各种传感器安装于煤矿的特定和显示。监测点的不同位置，通常数据传输通过有线方式进3系统硬件设计行，但是煤矿上的数据传输路径常常需要经过通道，使得有线方式显得很不方便。且煤矿环境需监测参3．1传感器选择数很多，需要铺设很多线路，大量的线路交错，既影温度是表征煤矿冷热程度的物理量，本监测系响煤矿的日常工作，又容易出现故障，因而不能直接统采用

6、LM35温度传感器；甲烷是煤矿安全监测的重使用有线方式。红外传输系统产品具有成本低、小型要参数，本监测系统采用炜盛科技的MJc4／3．0J本质化、传输速率快、点对点传输、不受电磁干扰等特点，安全传感器；煤矿系统中检测的氧气的方法主要有[作者简介]陈波(1988一)，男，汉族，四川人，研究生，西南石油大学，主要从事测控技术方面的研究。胡泽(1966一)，男，西南石油大学电气信息学院副院长，博士，教授。主要从事电子信息和井下测试技术研究。李震(1965一)，男，汉族，本科，河南人，高级工程师，毕业于成都地质学

7、院，现工作于河南省地质调查院，主要从事西藏矿产资源方面的调查研究工作。葛亮(1985一)，男，湖北人，讲师，主要从事测控技术方面的教学及科研。52第18卷煤矿开采V01．182013年l1月CoalminingTechnologyNOV．20132井下通讯网络工程设计器。不使用电子增音机即为无源通讯网络，但该网络受到连接点数和分接数量的限制，最大用户数量不2．1整体布线超过24个。针对井下实际布局和日后的扩展需求，采按照煤矿井下巷道及工作面走线，可确定为树用星型结构网络能有效的增大用户数量，但容易产状布线

8、结构。最理想的布线设计为在没有电子增音生光缆缠结。本文在分析上述问题的基础上，提出了机使用下，能够保持采取和主水平巷道的即时通讯。汇接式一星型网络混合布局，提供了足够数量接口的利用井下光纤耦合器建立起矿井光纤通讯网络，耦同时降低了主干线缆数量。如图2所示。合器具有很多种，三端、四端到上百端的大型耦合水平7发射端擅I嘲端图2汇接式一星型网络混合布局示意图2．2井下光纤传输离可达到几十公里且信号基本无衰减；通讯数据容目前，我国煤矿