具有瓦斯爆炸自动预测功能的煤矿安全监测系统的研究

论文摘要

近年来,瓦斯爆炸事故频繁发生,造成了重大伤亡和经济损失,教训深刻。事实上,瓦斯事故也是造成煤矿事故的主要原因之一。煤矿瓦斯监测技术是煤矿安全生产的重要保障。鉴于现有安全监测设备采用技术的局限性以及设备工作环境的特殊性,需要进一步提高该类设备的性能。本文结合参考当前煤矿安全监测设备的各项技术指标,设计的具有瓦斯爆炸自动预测功能的煤矿瓦斯监控系统将为煤矿事故避免及矿井员工安全提供更高的保障。论文首先简要介绍了煤矿瓦斯监测系统的研究背景与意义,讨论了数据通信部分的实施方案,得出在数据采集分站与井上监控中心之间用CAN总线加中继通信。本文的中心工作围绕煤矿瓦斯监测系统的硬件设计中各个独立的模块进行,详细介绍了数据采集分站和CAN总线通信模块的设计及瓦斯爆炸自动预测功能的实现。对电源和复位、LCD显示、参数存储模块以及地面中心站对井下分站的监控管理也一并作了介绍。并在硬件的基础上进行了软件设计。在整个系统中采用了有效的抗干扰技术,提高了系统的电磁兼容性。实践证明整个系统运行正常,能够基本实现对煤矿瓦斯的监测功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 矿井安全监测监控系统的研究现状
• 1.3 课题研究背景与意义
• 1.4 本文所做的工作
• 1.5 本文章节安排
• 1.6 本章小结
• 2 煤矿安全监测系统的总体设计方案
• 2.1 煤矿安全监测系统的基本功能
• 2.2 煤矿安全监测系统的设计方案
• 2.3 地面中心站的结构设计
• 2.4 CAN 总线通信技术的应用
• 2.5 系统主控芯片的选型
• 2.6 本章小结
• 3 煤矿安全监测系统硬件的设计与实现
• 3.1 系统的结构与组成
• 3.2 数据采集分站系统硬件的设计与实现
• 3.2.1 分站的结构与组成
• 3.2.2 AT90CAN128 简介
• 3.2.3 分站电源
• 3.2.4 分站复位电路
• 3.2.5 数据采集与处理模块
• 3.2.5.1 瓦斯超限报警电路的设计
• 3.2.5.2 A/D 转换电路
• 3.3 分站现场显示模块
• 3.4 参数存储与查询模块
• 3.5 监测系统通信模块
• 3.5.1 CAN 总线及其应用
• 3.5.2 CAN 总线电气防爆技术的实现
• 3.5.3 CAN 总线网络结构的实现
• 3.5.4 中继器的应用
• 3.6 系统的抗干扰能力设计
• 3.7 本章小结
• 4 系统瓦斯爆炸自动预测功能的实现
• 4.1 瓦斯爆炸预警模型
• 4.1.1 掘进工作面瓦斯涌出量预警模型
• 4.1.2 传感器监测数据预警
• 4.2 MCGS 组态软件在瓦斯爆炸预警系统中的应用
• 4.2.1 煤矿瓦斯爆炸预警系统运行效果图
• 4.2.2 煤矿监测系统工程控制要求
• 4.2.3 煤矿安全监测系统工程的框架结构
• 4.2.4 安全监测工程中的变量
• 4.3 本章小结
• 5 煤矿安全监测系统软件设计
• 5.1 数据采集分站软件设计
• 5.1.1 数据采集与处理的软件实现
• 5.2 CAN 总线通信
• 5.2.1 控制芯片的初始化
• 5.2.2 CAN 通信的数据接发数据模块
• 5.3 参数存储程序设计
• 5.4 LCD 液晶显示
• 6 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文及科研成果
• 附录A 煤矿安全监测系统实验主电路板
• 附录B 煤矿安全监测系统液晶显示设置
• 附录C 瓦斯闭锁分站液晶显示
• 附录D 煤矿安全监测系统参数存储模块设置