论文提高煤矿安全监测系统通信可靠性是关于对写作安全监测论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文安全监测论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
【摘 要】根据目前煤矿安全监测系统通信技术的现状,结合煤矿井下监测系统的要求,提出了一种采用双CAN冗余技术提高监测系统通信可靠性的方法.本文主要介绍煤矿安全监测系统的总体架构以及提高监测系统数据通信可靠性的设计,该系统性能可靠、稳定,是煤矿井下监测系统的最佳选择.
【关键词】煤矿安全；监测系统；通信可靠性
以保障员工人身安全为中心的安全生产是煤炭行业永恒的主题,研制新型的安全监控和人员定位系统是保证矿井和人员安全,并在突发事件后实现快速救援的重要手段.所以,结合矿山环境监测与井下人员/机车的位置,采用先进的技术,构建包括综合环境监测和人/车定位控制在内的一整套综合监测系统,这无疑将提高煤矿的安全监测预警水平,提高突发事故应急处理能力,促进在整个煤炭工业中,安全生产监控的自动化、智能化和信息化.
一、煤矿安全监测系统的总体架构
(一)安全监测系统的总体架构
根据国家安全生产监督管理总局颁发的《煤矿安全监测控制系统通用技术要求》和有关技术标准,以便更好地解决现有监测和控制系统存在的主要问题,它为煤矿企业提供了综合环境监测和人/车定位管理功能的矿井综合监测平台.本文结合电子技术、数字通信技术和计算机技术,利用智能传感器作为现场检测设备,构建矿井安全监控系统的总体框架.该系统主要包括地面监测中心站（主机）、监测分站、智能传感器等测控模块.在距离较远的监控中心站与监测分站之间采用CAN总线通信方式.CAN（控制器局域网）总线协议是德国BOSCH公司首先开发的,用于解决汽车控制部件与测量仪器之间的数据交换.它已应用于交通、国防、工程等许多领域.CAN是一种多主总线,最长传输距离为10km,最大通信速率为1Mbps.由于现有的大部分智能传感器产品都配备了RS-485总线接口,且没有配备CAN总线接口,RS-485总线可以在不加中继器的情况下最长输送1200米的距离,可以覆盖一个巷道或采矿面/掘进面.所以,考虑到技术的可行性和成本的适宜性,在距离与监测距离很近能够采用RS-485總线可用于变电站与智能传感器之间的通信.传感器的类型包括气体（甲烷）浓度、C0浓度、水压、水位、位移和应力、路面、温度、湿度、风速、负压等.
(二)安全监控技术的研究
近些年来,我们国家的狂进安全监测与监控技术已经取得了快速的发展,各类技术装备在确保煤矿企业安全生产中发挥了重要作用,与此同时也存在一些不足.综上所述,过去投入运行的监测/监控系统存在缺陷一般有以下几点.
（1）井下分站通常使用对井下瓦斯的监控,或监测环境安全参数和设备的开/停状态,包括瓦斯浓度,以及许多重要的环境参数和生产条件不包括在监测监控范围.（2）许多安全监控系统的主干网络是基于RS-485总线的,传输距离和传输速度非常有限.根据煤炭行业新的标准：井下分站与井下分站间、井下分站与井上主机接口间的传输距离在不加中继的状况下不能小于10km,所以,传统的485总线技术不能满足传输距离和安装数量的要求.（3）大多数地下车站通常只覆盖对环境参数的监测/监控,以及生产和运行的条件,但在事故发生后可以指出最佳的救援路线.需要再投资的人/汽车定位监测系统用于救援和撤离人员和设备.由于信息不足,不能保证监测和救援工作的有效协同.
二、提高监测系统数据通信可靠性的设计
(一)双CAN冗余硬件设计
双CAN冗余的工作原理就是系统使用两条完全独立的CAN总线,PHY、MAC的全面冗余.一个作为主CAN,另一个能够作为从CAN,二者交替或是同时工作.初始化时预先设定好主从CAN的优先级别.在正常工作中,数据通过主CAN发送.当主CAN总线繁忙或错误时,它从CAN开始.相反,当CAN总线繁忙或故障时,它切换到主CAN进行数据传输,极大地提高了效率,减少了数据丢失.此外,当数据量非常大且实时要求非常高时,主CAN从也可以同时被激活以增加总线带宽.本设计采用STM公司的STM32F107VCT6微控制器.其内部集成了2个独立的CAN控制器,因为控制器集成在芯片内部而不是扩展,大大减少了外部干扰,提高了通信质量,简化了电路.
(二)双CAN冗余的可靠性分析与测试
本文对双CAN冗余技术进行了理论分析与试验测试,假设每路CAN总线的故障率相同.用指数分布来描述电子元器件的寿命,采用双线冗余设计使CAN增加了50%的通信故障平均时间.双CAN冗余系统的另一个关键指标是总线交换时间,它等于检测错误所需时间与处理故障总线未发送报文所需时间之和.切换时间越短,总线故障对消息传输造成的延迟越小.检测错误所需的时间是从总线错误到冗余程序所需的时间.实验表明,在125kbps位速率下发送8字节长度消息总线的传输时间为2280ms,跟理论计算值比较接近,但在实际应用中,发送报文获取仲裁所需的等待时间远大于切换时间,总线故障并不频繁发生,冗余切换算法对系统的运行并无显著影响.
三、结语
总之,根据目前煤矿安全监测系统通信技术的现状,结合煤矿井下监测系统的要求,提出了一种采用双CAN冗余技术提高监测系统通信可靠性的方法,对于复杂环境、传输速率低、距离远,而且要求实时性、准确性很高的煤矿井下监测系统,采用双CAN技术是一种非常理想的选择.
参考文献
[1]贺鑫.煤矿安全监测监控系统存在问题分析及优化研究[J].内蒙古煤炭经济,2018（04）：91～92.
总结:本论文为您写安全监测毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
参考文献：
1、 水利工程安全监测自动化系统改造方法 摘 要：某水利工程原有的安全监测自动化系统存在很多问题，例如运行速度慢、采集数据不全面、信息传输慢、效率低下，劳动强度大等问题。这些问题严重影响。
2、 提高煤矿人员救援技术水平保障人身安全 摘要：矿难应急救援是矿山安全生产的重要组成部分。从多方面提高煤矿人员救援技术水平，不仅能够在发生事故时将人身和财产损失降到最低，还能有效地保障救。
3、 基于CC2530煤矿液压支架监测系统 摘要：针对目前煤矿工作面液压支架压力监测方面的需求， 设计了一套基于CC2530的煤矿井下液压支架压力监测系统，系统采用CC2530为核心的Zi。
4、 长航系统安全监测和应急指挥资源整合 摘 要：随着长江经济建设国家战略的推进，长江水上交通安全与应急保障能力需进一步提升，本文以长航系统安全监测与应急指挥体系现状为基础，资源整合为核。
5、 如何提高煤矿安全生产有效性 作为我国国民经济发展的基础产业，煤炭企业近些年来取得了良好的发展，市场上对煤炭资源的需求量不断的增长。然而，煤炭企业在安全生产方面却仍然存在着一。