煤矿井下智能监控分站的设计

作     者：李翔 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王洪海

授予年度：2011年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：煤矿安全监控系统 井下分站 C8051F020 信号采集 

摘      要：煤矿安全监测监控是保证矿井安全生产的重要手段,是煤矿现代化管理的重要技术措施。因此监测监控系统的优劣与否直接关系到煤矿的安全生产能否进行。 监测监控系统主要由地面中心站和井下监控分站两部分组成。地面中心站的主要功能是实现与井下监控分站的通信和作为一个终端显示平台直接与管理者进行信息交流。 井下分站(substation)位于井下各类传感器设备和地面监控主站之间,是井下安全监控模块与地面安全监控中心之间的传输枢纽,负责井下环境信息的参数采集与处理,并通过总线网络与地面中心站进行通信。井下监控分站能否有效地工作决定了煤矿安全监控系统能否顺利实现,在煤矿安全监测监控中发挥着重要的作用。本文设计的是煤矿安全监测监控系统中的井下监控分站部分。 本课题所设计的井下监控分站为“基于光纤传感的煤矿安全监测与灾害预警系统研究的一个重要的组成部分。论文在研究煤矿行业相关国家标准和行业标准的基础上,设计了井下监控分站的总体方案,对其功能需求进行分析：采集井下环境参数传感器上传给分站的数据信息、当某一指标超标时,将报警信号上传至上位机、接收上位的指令配置工作状态和实现井下设备的起停、对采集到的数据进行存储并实时显示等。 在硬件设计方面,设计了满足井下监控分站功能要求并且符合相关标准的系统总体硬件电路,以C8051F020单片机为主控芯片,满足了数据处理和信息上传的时间要求;使用单片机中自带的通用串行通信接口UARTO,设计了RS-485总线接口电路,使井下监控分站能够与上位机进行数据传输;将采集到的井下环境参数采用数码管显示电路进行实时显示。 在硬件电路的基础上,设计了井下监控分站工作程序,并采用Visual Basic6.0设计了上位机的工作界面,使用MSComm控件设计了上位机与井下监控的通信程序,并使用Modbus通信协议,实现了上位机与井下监控分站的通信,并保证了通信的稳定性与准确性。 论文完成时,本井下监控分站实现了数据采集、显示及存储、和与地面主机的双向通信功能,并对其进行了实验验证。