一种双层网络的井下瓦斯监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双层网络的井下瓦斯监控系统，包括地面监控主机，通过CAN接口卡连接CAN总线，用作监控系统的主机；主控制器，通过CAN总线连接地面监控主机和从控制器，用于处理从控制器传递的状态信息并与地面监控主机保持数据交互；从控制器，接主控制器、瓦斯检测模块和驱动器，用于处理检测的瓦斯信息和风机控制；瓦斯检测模块，连接从控制器，用于检测瓦斯浓度；驱动器，连接从控制器和风机，用于驱动风机运行；风机，连接驱动器，用于通风以控制瓦斯浓度。本实用新型采用CAN总线构成双层网络控制，具有井下多处瓦斯浓度实时监测与报警功能，同时采用主从控制器设计，提高了系统采集数据的速度，进一步提高系统数据处理的能力和实时性。
【专利说明】
一种双层网络的井下瓦斯监控系统
技术领域
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[0001]本实用新型涉及一种实时监控系统，尤其是涉及一种煤矿井下瓦斯浓度实时监测与控制系统。
【背景技术】
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[0002]我国煤矿安全事故频发，造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失，其中煤矿瓦斯灾害事故是一个重要方面，特别是瓦斯爆炸。因此对井下瓦斯的监控工作越来越成为煤矿灾害防治的重点。目前，对于瓦斯监控系统存在以下问题:第一是实时数据传输方面，传统的RS232、RS485等串行通讯传输速率慢且扩展能力较弱，无线通讯受井下恶劣环境的影响较大;第二是功能相对单一，即只单纯的进行了远程监测功能，在瓦斯浓度过高时，无法自动进行通风;第三是系统性能方面，即数据采集与信息处理的能力有待提高。
【实用新型内容】:
[0003]1.实用新型要解决的技术问题
[0004]为解决上述瓦斯监测存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种双层网络的井下瓦斯监控系统，能在地面实时监测井下多处瓦斯浓度并实现自动通风以控制瓦斯浓度，同时具有高效的数据采集和处理能力，以提高系统检测与控制的实时性。
[0005]2.技术方案
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0007]—种双层网络的井下瓦斯监控系统，包括地面监控主机、CAN接口卡、CAN总线、主控制器、从控制器、瓦斯检测模块、驱动器及风机。
[0008]所述地面监控主机，通过CAN接口卡与CAN总线之间进行连接，用作分布式网络控制的主机；
[0009]所述CAN接口卡，连接地面监控主机和CAN总线，用于地面监控主机和CAN总线之间的信息转换；
[0010]所述CAN总线，连接地面监控主机和主控制器以及主控制器和各从控制器，用于地面监控主机与井下主控制器以及主控制器与各从控制器的双层通讯连接；
[0011]所述主控制器，通过CAN总线连接地面监控主机和各从控制器，用于处理各从控制器传递来的状态信息并与各从控制器以及地面监控主机保持数据交互；
[0012]所述从控制器，连接主控制器、瓦斯检测模块和驱动器，用于处理检测的瓦斯信息和风机控制；
[0013]所述瓦斯检测模块，连接从控制器，用于检测瓦斯浓度；
[0014]所述驱动器，连接从控制器和风机，用于驱动风机运行；
[0015]所述风机，连接驱动器，用于通风以控制瓦斯浓度。
[0016]作为本实用新型更进一步的改进，所述CAN接口卡采用FC7502;
[0017]作为本实用新型更进一步的改进，所述主控制器采用STM32fl03zet6芯片作为微处理器，该芯片自带2个CAN通信接口和验收滤波器，方便与总线上的喷雾控制器通信；
[0018]作为本实用新型更进一步的改进，所述从控制器采用STC89C52芯片作为微处理器；
[0019]作为本实用新型更进一步的改进，所述瓦斯检测模块由瓦斯传感器及A/D转换电路构成，其中瓦斯传感器采用MQ-3瓦斯传感器，A/D转换芯片采用TLC549;
[0020]作为本实用新型更进一步的改进，所述驱动器由仙童智能功率模块FSBB20CH60F及其外围电路组成，上述仙童智能功率模块的控制信号输入端和从控制器单片机的6路PWM输出引脚通过高速光耦TLP559IGM相连；
[0021]3.有益效果
[0022]本实用新型采用上述技术方案，具有以下优点和积极效果:
[0023](I)本实用新型的一种双层网络的井下瓦斯监控系统可以在地面实时监测井下多处瓦斯浓度并实现自动控制；
[0024](2)本实用新型的一种双层网络的井下瓦斯监控系统采用主从控制器控制模式，提高了系统采集数据的速度，进一步提高系统数据处理的能力和实时性；
[0025](3)本实用新型的一种双层网络的井下瓦斯监控系统的保护定值可以在每台智能控制器和地面监控主机随时修改，灵活方便。同时每处都由不同液晶显示实时数据。
[0026](4)本实用新型的一种双层网络的井下瓦斯监控系统采用CAN总线所构成的两线制通讯方式，省去大量电缆，I/O模块及工程安装费用，系统整体成本较低且易于后期维护，最重要的是易于系统功能扩展，稳定性好。
[0027]【附图说明】:
[0028]图1为本实用新型的一种双层网络的井下瓦斯监控系统总体框图；
[0029]图2为本实用新型的主控制器结构图；
[0030]图3为本实用新型的从控制器结构图。
[0031]【具体实施方式】:
[0032]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0033]根据本实用新型一个实施例，如图1所示，提供一种双层网络的井下瓦斯监控系统，包括:
[0034]所述地面监控主机，通过CAN接口卡与CAN总线之间进行连接，用作分布式网络控制的主机；
[0035]所述CAN接口卡，连接地面监控主机和CAN总线，用于地面监控主机和CAN总线之间的信息转换；
[0036]所述CAN总线，连接地面监控主机和主控制器以及主控制器和各从控制器，用于地面监控主机与井下主控制器以及主控制器与各从控制器的双层通讯连接；
[0037]所述主控制器，通过CAN总线连接地面监控主机和各从控制器，用于处理各从控制器传递来的状态信息并与各从控制器以及地面监控主机保持数据交互；
[0038]所述从控制器，连接主控制器、瓦斯检测模块和驱动器，用于处理检测的瓦斯信息和风机控制；
[0039]所述瓦斯检测模块，连接从控制器，用于检测瓦斯浓度；
[0040]所述驱动器，连接从控制器和风机，用于驱动风机运行；
[0041]所述风机，连接驱动器，用于通风以降低瓦斯浓度。
[0042]为了更详细的说明本实用新型实施例【具体实施方式】，对主控制器和从控制器进行详细描述:
[0043]图2为本实用新型的主控制器结构图。JTAG口与单片机STM32的通用I/O口(GIPO)相连，用于装置调试;按键电路和液晶显示均与单片机通用I/o 口相连分别用于参数设置与系统参数显示;单片机STM32的CAN 口与CAN收发器相连进行CAN总线通讯；主控制器采用在爆炸性气体环境使用得本质安全型开关电源(简称本安型电源)，具有防爆功能。
[0044]图3为本实用新型的从控制器结构图。瓦斯检测模块通过接口与单片机STC89C52相连，将瓦斯浓度信息传递至单片机;ID设置模块与单片机相连，用于设置本从控制器的ID号，即设置定位信息；驱动器通过接口与单片机相连，采用光电耦合器进行隔离;单片机通过CAN总线控制器和CAN收发器连接至CAN总线，以实现与主控制器的数据传递。
[0045]该系统的工作过程举例描述如下:
[0046]本实用新型为双层网络的分布式监控系统，从控制器检测到瓦斯浓度通过CAN总线实时传递至主控制器，主控制器通过CAN总线将数据传送至地面监控主机进行显示；同时，从控制器会根据瓦斯浓度检测值与设定值的比较情况控制风机的转速，以自动控制瓦斯浓度，其中瓦斯浓度设定值由主控制器或者监控主机进行设定，根据不同地方的要求不同，每个从控制器的设定值可以不同；当检测到瓦斯浓度超过设定值且无法降低时，会将报警信息传递至地面监控主机进行报警，提醒工作人员采用人工方式进行通风，以控制瓦斯浓度处于正常的范围之内。
[0047]以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于，包括地面监控主机，通过CAN接口卡与CAN总线之间进行连接，用作分布式网络控制的主机;CAN总线，连接地面监控主机和主控制器以及主控制器和各从控制器，用于地面监控主机与井下主控制器以及主控制器与各从控制器的双层通讯连接;主控制器，通过CAN总线连接地面监控主机和各从控制器，用于处理各从控制器传递来的状态信息并与各从控制器以及地面监控主机保持数据交互;从控制器，连接主控制器、瓦斯检测模块和驱动器，用于处理检测的瓦斯信息和风机控制；瓦斯检测模块，连接从控制器，用于检测瓦斯浓度;驱动器，连接从控制器和风机，用于驱动风机运行;风机，连接驱动器，用于通风以控制瓦斯浓度。2.根据权利要求1所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述双层网络监控系统采用CAN总线进行通讯。3.根据权利要求1所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述CAN接口卡采用FC7502。4.根据权利要求1所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述主控制器的微处理器采用STM32fl03zet6芯片，所述从控制器的微处理器采用STC89C52芯片。5.根据权利要求1所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述瓦斯检测模块由气体传感器及A/D转换电路构成，其中气体传感器采用MQ-3，A/D转换芯片采用TLC549o6.根据权利要求1所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述驱动器由仙童智能功率模块FSBB20CH60F及其外围电路组成，上述仙童智能功率模块的控制信号输入端和从控制器单片机的6路PffM输出引脚通过高速光耦TLP559IGM相连。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种双层网络的井下瓦斯监控系统，其特征在于:所述主控制器和各从控制器的工作电源均采用本安型电源。
【文档编号】G05B19/042GK205608449SQ201620259983
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】蒋慧, 吴双, 张涛
【申请人】淮南联合大学