煤礦瓦斯監(jiān)控及數據傳輸系統(tǒng).pdf

1、煤炭是我國重要的基礎能源和材料，占我國能源總量的70％以上。但是，煤炭行業(yè)的安全生產形勢不容樂觀，以瓦斯爆炸為突出代表的重特大安全事故時有發(fā)生。因此，設計一個高可靠性、高穩(wěn)定性的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，對煤礦安全生產具有重要的作用。 本課題來源于山東省信息產業(yè)廳項目“煤礦安全自動檢測、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是一個煤礦安全監(jiān)控綜合信息管理系統(tǒng)，實現了煤礦安全管理信息系統(tǒng)的綜合智能化輔助決策功能和綜合性自動控制功能。 本文主要針

2、對“煤礦安全自動檢測、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”中的瓦斯檢測和井下監(jiān)控分站的設計展開論述。在對國內外瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)研究對比的基礎上，提出了一種基于現場總線和嵌入式系統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)方案，并設計了煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下智能監(jiān)控分站。 本文設計的煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下智能分站的技術指標完全符合中華人民共和國安全生產行業(yè)標準《AQ6203-2006煤礦用低濃度載體催化式甲烷傳感器》和《AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術

3、條件》的技術要求。 在瓦斯傳感器的設計中，采用定壓檢測法來檢測甲烷濃度，克服了傳統(tǒng)檢測方法易漂移的缺點，提高了傳感器的穩(wěn)定性。在軟件方面，采用了結構化設計方法，并加入了自動補償程序，使傳感器能夠自動調整零點，提高了傳感器的準確度。 井下智能分站以ARM微控制器為控制核心，采用嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ作為軟件平臺，利用UDP傳輸協(xié)議實現了中心站和分站之間的網絡通信功能，是“瓦斯監(jiān)控及數據傳輸系統(tǒng)”的重要組成部分。在

4、硬件方面，采用NXP公司的32位ARM微控制器LPC2294作為分站的主控芯片，它具有8路10位AD，內置CAN總線控制器，可使用多達76個GPIO，實現了對現場頻率信號、電流電壓信號以及CAN總線信號的采集。在通信方面，采用UDP協(xié)議實現了分站與中心站之間的雙向通信。在軟件方面，將嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到LPC2294中，并在此基礎上分析了TCP/IP協(xié)議棧的實現，詳細介紹了幾個主要嵌入式軟件任務的實現，并給出了在實際編

5、程過程中遇到的問題及調試方法。 在設計煤礦用低濃度瓦斯傳感器和井下分站的同時，設計并實現了符合國家標準的煤礦用水位傳感器和煤礦用負壓傳感器。截止到本論文完成時，本文設計的煤礦用低濃度瓦斯傳感器、煤礦用水位傳感器和煤礦負壓傳感器已通過國家有關部門的未定型實驗和本安防爆實驗，很快將獲得煤礦礦用產品安全標志證書并推向市場。本文設計的井下分站實現了國家標準規(guī)定的所有功能，并完成了與中心站的聯合調試，獲得了大量數據，為下一步申請煤礦礦用產