多层次总线下的煤矿安检设备系统设计

摘要:主要介绍一种适用于中小型煤矿安全生产与监测设备的设计方案。该设备能够实时采集、监测井下工作面的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、风速、压力、温度等重要数据和风机、水泵、绞车和电机的开停状态,具有对交流电源的过压、失流、缺相及各种异常、危险情况的报警功能；另外还具有对班次产量的统计和数据存储功能。系统采用低压电力线载波通信及GSM/GPRS无线通信技术进行数据的传输。

引言

近年来,国内煤矿重大安全事故不断发生,尤其是中小煤矿情况更为突出,给国家、人民造成了重大损失。为此,国务院十分重视煤矿安全生产问题,不断加大行业管理力度,逐步形成量化监督管理模式,并相继成立“安全评价”部门机构．实现常年有序、真实有效及信息网络化管理．针对日前行业的发展需要,本方案为中小煤矿实现实时安全监管目标提供了必须的条件与手段。为减少布线的麻烦和投资,本方案中下行通道采用了先进的低压电力线扩频载波通信方式,以井下已布好的电缆作为通信介质进行数据传输。上行通道采用无线网路通信方式,报警记录通过GSM网以短消息形式传到预定手机,或通过GPRS传到上级主管部门计算机以便对事故作出及时处理。

一、硬件结构设计

该煤矿安检设备的基本功能有:煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示；瓦斯浓度超标报警；井下风速采集记录；负压(压力)记录；一氧化碳浓度采集记录；温度采集记录；水泵电机工作状态；风机工作状态；绞车工作状态；电源过压报警；失流报警；缺相报警；班次产量记录；开关量采集及设备控制；载波数据传输；GSM/GPRS无线通信；参数设置；数据存储；电源自动切换管理以及系统自检等功能。该系统结构如图1所示。设备分为井下数据采集终端和地面数据集中器两部分。

二、采集终端设计

数据采集终端是用来采集、监测、控制井下设备状态并将数据记录上传给集中器的装置,可同时采集16路的开关量和16路模拟量,并经A/D转换形成数字量,安装在井下防爆箱内。它为各类传感器提供工作电源,并以RS485总线方式通信；与集中器间以载波通信方式进行数据交换。集中器间采用载波通信方式,集中器可定时或随时召唤井下各设备参数并存储。