专利名称：矿用信息显示分站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下安全生产实时监测监控系统，特别涉及一种矿用信息监 测、报警、逃生指示的矿用信息显示分站。
背景技术：
煤炭是国家重要的能源资源，煤炭生产行业是国家重要的支柱产业，煤炭安全生 产监控系统是开采、生产过程中必不可少的重要环节。目前的监控系统主要为集散式，信息 收集路径为传感器、信号传输线、分站、通讯线路、地面主机。其信息发布点仅有监测点即传 感器设置位置、分站和地面机房。井下监控分站只起到一个数据采集和通讯中介的作用，没 有自主性、智能性和及时处理性而言。由于井下特殊的地理条件和通讯条件，对于井下现场 司职安全工作的专业人员来讲，不能较全面的、实时的监测和分析各种现场参数，毕竟，就 现状而言，专业人员的分析判断能力要强于机器。而灾难发生时，由于井下信息不透明、信 息不全，信息反应慢等因素，对于现场避灾的指挥调度无据可依，井下人员逃生较盲目。而 且控制操作严重依赖于通讯过程，一旦发生通讯故障，整个监控系统陷入瘫痪，不能在紧急 情况下提供逃生指弓I，由于整个监控过程由多个通讯环节构成，控制过程冗余繁琐。针对上述技术问题，我们提出了信息显示分站，平时系统可显示多个相关地点的 信息，灾难发生时，可提示逃生路径等。正常监测时，能够实时显示井下全部监测点的监测 结果，并对重点地区进行重点显示。能够接收地面主机的指令，进行特定信息的显示。对各 测点的报警门限进行设置，超限可及时报警。在突发事件发生时，对于危险区域的信息突出 显示，并根据系统存储的预设信息，显示逃生路径、逃生区域。对于监测信息的获取，即可主 动的以“截获”的方式，从传输线路上直接获取，以提高信息采集速度；同时也可以同地面主 机进行双向通信，随时获取数据信息和控制指令。监测信息显示采用彩色LED半导体发光 器件，可视距离远、无方向性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种矿用信息显示分站，能够同时监测到井下所有地 点的监测数据，更好的满足现场安全监测和避难逃生的要求。为实现本实用新型的目的，矿用信息显示分站包括机箱、数码显示电路、通信接口 电路、中央微处理器、报警信号输出电路、键盘输入电路、电源及保护电路组成，其中通讯接口电路，与中央微处理器相连，并与煤矿安全监控系统的通信线路相连；中央微处理器，与数码显示电路、键盘输入电路、报警信号输出电路、通讯接口电 路相连；键盘输入电路，与中央微处理器相连；报警信号输出电路，与中央微处理器相连；电源及保护电路，与上述各工作单元相连，为其提供稳定的电源供应。通讯接口电路包括FSK制式的通信接口电路和RS485制式的通信接口电路，上述两种制式的通讯接口电路通过选择开关Sl与中央微处理器相连。所述的FSK制式的通信接口电路由通讯控制器IC4，晶体振荡器Y2，隔离变压器 Bi，电阻R9、R10,电容C6、C13，过压保护二极管T4组成，IC4的6脚/Xl管脚、7脚/X2管 脚分别接Y2两端，5脚/GND管脚接隔离变压器Bl的初级和地，IC4的3脚/AO管脚连R9 后接2脚/Al管脚引线和电容C13及隔离变压器B 1的初级，隔离变压器Bl的次级线圈一 侧的两端之间串接二极管T4后，一端接电阻R2510后接Li，一端接L2，接线端子Li、L2无 极性连接于监控系统通信线路。所述的RS485制式的通信接口电路包括通讯控制器IC6，过压保护二极管T2、T3， 电阻Rll、R12和匹配电阻R14，电容C8组成，端子A、B的一侧分别接与系统通信线路的A、 B极电缆上，另一侧分别接与R11、R12的一端。中央微处理器选用P89V51RD2单片机，内置看门狗定时器、电源监控比较器，还设 有大容量铁电存储器。数码显示电路经三线制串行总线方式与中央微处理器连接，数码显示电路包括显 示模块Ml-M8(可扩充至M12)；其中显示模块Ml中的DS1、DS2用于显示数据源地址；DS3显 示目前显示的数据的通道号；DS4、DS5、DS6显示相应点位的监测值。数码显示电路设有LED数码显示器。报警信号输出电路(3)由蜂鸣器BELLI、指示灯IC7A—IC7D、电阻R15—R18、电容 C15组成。电阻R18 —端接微处理器，另一端接三极管VTl的基极，集电极接IC7B的6脚、 IC7A的2脚后与R17的一端连接，R17的另一端接+12V电，IC7A的3脚接IC7C的8、9脚 和IC7B5脚的连线，IC7C的10脚同C15的一端和蜂鸣器BELLI的1脚连接，IC7D的11脚 先与蜂鸣器的3脚相接再与R16的一端连接，R16的另一端接R15后接蜂鸣器的2脚，IC7B 的4脚与IC7D的12、13脚连线连接。键盘输入电路(6)设有键盘输入K1-K12。电源及保护电路包括DCl和独立的电源稳压及保护集成电路IC2。本实用新型的有益效果体现在(1)在某一个或多个地点，可同时监测到井下所有地点的监测数据，更好的满足现 场安全监测和避难逃生的要求；(2)信息传递迅捷，避免了通讯、控制环节的繁琐；(3)利用总线通讯技术实现了矿用数据分站与通讯网关、各矿用数据分站之间的 实时数据通讯，提高了通讯速度和传输效率；(4)充分利用和发挥现场司职专业人员的分析判断能力，对灾情诊断力；(5)本实用新型结构简单，但可靠性强，方便实用。
图1是本实用新型各电路单元连接示意图；图2是本实用新型的电路图；附图标记说明1、通讯接口电路；2、中央微处理器；3、报警信号输出电路；4、电源 及保护电路；5、数码显示电路；6、键盘输入电路电路
具体实施方式
如图1所示，本实用新型矿用信息显示分站包括机箱、数码显示电路、通信接口电 路、中央微处理器单元、键盘输入电路、电源组成，其中通讯接口电路1与中央微处理器2相 连。通信接口电路1还连接于煤矿安全监控系统的通信线路，用于截获监测系统各分站及 传感器的监控信息，同时也可以同地面主机进行通信，接收地面主机的控制指令等，通信接 口电路接收和处理的所有信息，传送至中央微处理器2，由其进行相关的逻辑处理、超限判 断等，当有超限事件发生时，其控制“报警信号输出电路3”，对外界进行声光报警输出。同 时，显示信息传送至“数码显示电路5”，通过LED数码显示器进行显示。键盘输入电路电路 6的键盘K1-K12与中央微处理器相连，用于在井下现场设置各种报警门限值，分站的地址寸。中央微处理器与数码显示电路、键盘输入电路、报警信号输出电路、通信接口电路 相连；电源及保护电路4接电源输入，与上述工作电路相连，为上述各工作单元提供稳 定电源供应。如图2所示，本实用新型矿用信息显示分站的通信接口电路由两种制式的通讯接 口电路组成FSK制式的通信接口电路包括通讯控制器IC4、晶体振荡器Y2、隔离变压器Bi、 电阻R9、R10、电容C6、C13、过压保护二极管T4组成，接线端子L1、L2无极性连接于监控系 统通信线路。IC4的6脚/Xl、7脚/X2分别接Y2两端，5脚/GND接隔离变压器Bl的初级和 地，IC4的3脚/AO管脚连R9后接2脚/Al管脚引线和电容C13及隔离变压器Bl的初级， 隔离变压器Bl的次级线圈一侧的两端之间串接二极管T4后，一端接电阻R2510后接Li， 一端接L2。IC4的1脚/V+管脚与13脚/TE管脚相接后分别接5v电源和电容C4，电容C4 的另一端接IC4的15脚/M2管脚和地。接收时，信号经过保护电阻RlO施加在隔离变压器Bl的一侧，其耦合的信号经过 电容C13传输至IC4的模拟信号信号输入A管脚/2脚，经过IC4内部的解调电路还原为串 行数字编码信号，由IC4_RD脚/9脚传输至微处理器。而本分站发送时，微处理器发送的数 字信号经过IC4_XD管脚/11脚输入至IC4内部的调制电路，经过FSK调制的信号经IC4_ A0/3脚输出，经过平衡电阻R9、耦合电容C13传输至变压器Bl初级，经过Bl的隔离，通过 保护电阻RlO耦合到通信线路。T4为通信线路过压保护二极管。RS485制式的通信接口电路包括通讯控制器IC6与过压保护二极管T2、T3，电阻 R11-R12和匹配电阻R14。端子A、B的一侧分别接与系统通信线路的A、B极电缆上，另一 侧分别接与Rll、R12的一端。Rll的另一端接与T3的阳极和IC6的12脚，R12的另一端 接与T2的阳极和IC6的13脚。T3、T3的阴极接地。R14的两端接与IC6的12脚和13脚。 IC6的6脚接与IC3的11脚，IC6的4、5脚连接在一起并接与IC3的16脚。IC6的3脚接 与选择开关Sl的一个定点上，并通过此开关连接到IC3的10脚。IC6的1脚7脚接C8的 一端及+5V，8脚接C8的另一端及地。接收时，输入信号经过保护电阻施加于IC6的A、B管 脚，经过IC6的处理，输出TTL电平的串行数字编码信号，经IC6_RX管脚/3脚输出至微处 理器。发送时，微处理器输出的TTL电平的数字信号通过IC6_TX管脚进入IC6，经过转换 处理的485信号由IC6的A、B端输出，经过保护电阻R11、R12耦合到通信线路。T2、T3为过压保护二极管，用以避免IC6被过高的共模或差模电压击穿。数码显示电路5与中央微处理器相连，将中央微处理器解析出的监控系统的各分 站所配接的传感器的监测参数，分别显示在数码显示模块M1-M8上，其中，显示模块可在 8-12个范围内进行选择配置。如图(2)的显示模块Ml，每个显示模块包括数码管驱动芯片 CH452L(IC1)、七段数码显示管(DSl—一DS6)、限流电阻(Rl——R8)，微处理器输出的显示 数据经三线制串行总线方式传输至显示驱动芯片IC1，并由其转换为七段数码显示方式，经 限流电阻Rl——R8驱动数码管，ICl的SO——S7管脚为段驱动、DO—D7管脚为字驱动。 其它显示模块同Ml原理相同。每个显示模块循环显示一台分站所配接的指定传感器的监 测参数，并优先显示超限传感器的参数。每个显示模块计有6位显示数据，其中显示模块中 的DS1、DS2用于显示数据源地址即被显监控分站的分站号；DS3显示目前显示的数据的通 道号即传感器连接与分站的某个通道的编号；DS4、DS5、DS6显示相应点位的监测值。本机 的显示单元除可以自主显示由本机截获的监测参数外，还可以接收上位机的指令，在每个 单元显示由上位机指定的数据。与中央微处理器相连的报警信号输出电路3，由蜂鸣器BELLI、指示灯 IC7A—IC7D、电阻R15—R18、电容C15组成。电阻R18 —端接微处理器，另一端接三极管 VTl的基极，集电极接IC7B的6脚、IC7A的2脚后与R17的一端连接，R17的另一端接+12V 电，IC7A的3脚接IC7C的8、9脚和IC7B5脚的连线，IC7C的10脚同C15的一端和蜂鸣器 BELLI的1脚连接，IC7D的11脚先与蜂鸣器的3脚相接再与R16的一端连接，R16的另一 端接R15后接蜂鸣器的2脚，IC7B的4脚与IC7D的12、13脚连线连接。当有超限事件发 生时，由IC7组成的报警电路输出报警信号；同时，超限点位的显示值闪烁。中央微处理器IC3选用P89V51RD2单片机，其内置看门狗定时器、电源监控比较器 等，可满足井下较复杂的电磁环境对可靠性的要求。中央微处理器单元还设有大容量铁电 存储器。IC5为大容量的铁电存储器，可保证在掉电后，设置及显示参数不丢失。键盘输入电路6设有键盘K1-K12，作为中央微处理器IC3的输入端。中央微处理 器IC3同时可以接受远程主机的输入命令。本机的参数设置可通过远程主机或本地键盘输 入来完成，需要设置的参数包括本机的“分站号”；各显示单元的数据源地址、通道号及报 警门限值；通信协议代码等。电源及保护电路包括DC/DC转换模块DC1、具有限流和过热保护功能的稳压模块 IC2。其为开关型稳压电源模块，可高效率的为本机的各单元提供稳定本安电源供应。
权利要求一种矿用信息显示分站，包括机箱、数码显示电路、通信接口电路、中央微处理器、报警信号输出电路、键盘输入电路、电源及保护电路组成，其特征在于通讯接口电路，与中央微处理器相连，并与煤矿安全监控系统的通信线路相连；中央微处理器(2)，与数码显示电路(5)、键盘输入电路(6)、报警信号输出电路(3)、通讯接口电路(1)相连；键盘输入电路，与中央微处理器相连；报警信号输出电路，与中央微处理器相连；电源及保护电路，与上述各工作单元相连，为其提供稳定的电源供应。
2.如权利要求1所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的通讯接口电路(1)包括 FSK制式的通信接口电路和RS485制式的通信接口电路，上述两种制式的通讯接口电路通 过选择开关Sl与中央微处理器相连。
3.如权利要求1所述的矿用信息显示分站，其特征在于FSK制式通信接口电路由通讯 控制器IC4，晶体振荡器Y2，隔离变压器Bi，电阻R9、R10,电容C6、C13，过压保护二极管T4 组成，IC4的6脚/Xl管脚、7脚/X2管脚分别接Y2两端，5脚/GND管脚接隔离变压器Bl 的初级和地，IC4的3脚/AO管脚连R9后接2脚/Al管脚引线和电容C13及隔离变压器Bl 的初级，隔离变压器Bl的次级线圈一侧的两端之间串接二极管T4后，一端接电阻R2510后 接Li，一端接L2，接线端子L1、L2无极性连接于监控系统通信线路。
4.如权利要求2所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的RS485制式通信接口电 路包括通讯控制器IC6，过压保护二极管T2、T3，电阻Rll、R12和匹配电阻R14，电容C8组 成，端子A、B的一侧分别接与系统通信线路的A、B极电缆上，另一侧分别接与Rll、R12的 一端。
5.如权利要求1-4任一所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的中央微处理器 (2)选用P89V51RD2单片机，内置看门狗定时器、电源监控比较器，还设有大容量铁电存储器。
6.如权利要求1或2或3或4所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的数码显示电 路(5)经三线制串行总线方式与中央微处理器连接，数码显示电路包括显示模块M1-M8 ；其 中显示模块Ml中的DS1、DS2为数据源地址显示；DS3显示目前显示的数据的通道号；DS4、 DS5、DS6显示相应点位的监测值。
7.如权利要求6所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的数码显示电路(5)设有 LED数码显示器。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述的报警 信号输出电路(3)由蜂鸣器BELLI、指示灯IC7A—IC7D、电阻R15—R18、电容C15组成。电 阻R18 —端接微处理器，另一端接三极管VTl的基极，集电极接IC7B的6脚、IC7A的2脚 后与R17的一端连接，R17的另一端接+12V电，IC7A的3脚接IC7C的8、9脚和IC7B5脚的 连线，IC7C的10脚同C15的一端和蜂鸣器BELLI的1脚连接，IC7D的11脚先与蜂鸣器的 3脚相接再与R16的一端连接，R16的另一端接R15后接蜂鸣器的2脚，IC7B的4脚与IC7D 的12、13脚连线连接。
9.如权利要求8所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述键盘输入电路(6)设有键 盘输入K1-K12。
10.如权利要求9所述的矿用信息显示分站，其特征在于所述电源及保护电路包括DCl 和独立的电源稳压及保护集成电路IC2。
专利摘要一种矿用信息监测、报警、逃生指示的矿用信息显示分站。包括机箱、数码显示电路、通信接口电路、中央微处理器、报警信号输出电路、键盘输入电路、电源及保护电路组成，其中通讯接口电路，与中央微处理器相连，并与煤矿安全监控系统的通信线路相连；中央微处理器，与数码显示电路、键盘输入电路、报警信号输出电路、通讯接口电路相连；键盘输入电路，与中央微处理器相连；报警信号输出电路，与中央微处理器相连；电源及保护电路，与上述各工作单元相连，为其提供稳定的电源供应。
文档编号E21F17/18GK201661314SQ201020122088
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者王作儒 申请人:北京鑫源九鼎科技有限公司