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带CAN总线工业平板电脑在采煤机监控系统中应用

  带CAN总线工业平板电脑在采煤机监控系统中应用
  就我国煤矿开采生产现状来看,虽然应用了很多新型技术,但从整体上来看,依然存在较多问题。以采煤机监控系统为例,目前大部分煤矿仍采用人工定期观测的方式,不但工人的工作量大,而且还存在检测不及时和数据不同步的情况,导致采煤机的控制效果不佳。将CAN总线技术应用于采煤机监控系统,通过矿用智能传感器来收集各项参数,能为煤矿的安全生产打好基础。

  采煤机是移动设备,且工作面的煤尘含量比较大,所以远程视频监控一直没有有效的解决方案,从而无法实现采煤环境的监视,该系统可使地面或井下工作面监控室工作人员即时的清晰的观测到采煤机的割煤情况,可有效的提高采煤的安全性和工作效率。实施过程:整体系统分为前端采集和后端处理两部分。在采煤机两侧各加装了两个摄像仪,分别监视采高和卧低,每侧两个摄像仪安装在一个隔爆箱体内,使用加装在摄像仪箱体内的本安部分拉出的杆状天线为主要传输方法。接收信号的无线基站安装在液压支架上。1.前端视频数据采集:利用已经成熟的无线传输系统,在采煤机上加装带隔爆外壳的网络摄像头,摄像头采集到图像后,通过无线的方式将图像传输至加装在液压支架上的无线接收基站上,再由无线接收基站通过光纤传输至井下工作面监控室的交换机上,此时,通过井下工作面监控室的防爆显示屏完成对采煤机采煤情况的监视。至此,完成前端视频数据采集。2.后端视频数据处理:视频传至井下工作面监控室的交换机,该交换机是和漳村矿现有 的千兆环网连接的,在地面可通过IE浏览器等方式直接调取采煤机的视频监控画面。
  实施效果: 在工作面生产过程中,通过远程传输,能够实时监测两端滚筒采 高区和卧低区,调度值班室能够监视工作面的采煤地质情况,且在地 面可通过 IE 浏览器等方式直接调取采煤机的视频监控画面,从而有效的提高了采煤的安全性和工作效率。
  1、采煤机监控系统概述:
  1.1 监控系统:

  在煤矿开采施工中,存在多种影响因素。为保证各生产环节的顺利进行,可以通过监控系统来收集采煤机运行的各项数据,将其作为安全生产管理的基础。采煤机监控系统主要分为地面与井下两部分,是以CAN总线型结构为基础的微机监控系统。其中,地面部分包括带CAN总线工业平板电脑、GPRS发射模块;井下部分由多个分站组成,包括单片机、传感器、执行器和CAN总线驱动器等。井下分站数量较多,单片机是核心部分,主要负责各项数据的采集,并实现执行器与上位机的远程通讯,传输CAN总线命令。在整个监控系统中,带CAN总线工业平板电脑起着控制作用,能够以数据块的方式将采集到的各项数据传输到上位机构件,并完成上位机与下位机之间数据的交换。
  1.2 GPRS通信系统:
  在监控系统中,无线网络模块的主要部分,即GPRS通信的主要作用是与上位机串行接口通信,完成各项监控数据的传输。整个数据传输由拥有固定IP地址的政府监控中心计算机通过移动公司提供的专线接入,并成功登录到Internet。GPRS模块登录则需要登录到GPRS网络,利用GGSN网关进入到Internet网络,确定与监控中心相互连接的计算机IP实现数据的交换,以监控系统数据的传输。
  1.3 政府监控系统:
  对于政府监控系统来说,在设计上不需要设置GPRS模块,可以采取宽带ADSL上网的模式实现与采煤机监控系统的连接与数据传输,但必须要有固定的IP地址。设计该系统时,需要在此系统中心设置一台具有规定IP地址的计算机作为服务器,并接收、分析、处理、保存和打印每个分散矿井的生产数据,作为确定煤矿生产安全性的主要依据。同时,如果想要实现对煤矿开采的远程控制,就要连接监控主机和服务器,并连接GPRS和Internet网,随时掌握采煤机运行的各项生产参数。
  2、基于带CAN总线工业平板电脑的采煤机监控系统设计:
  2.1 软件系统设计:

  利用智能传感器来完成监控系统的设计,能满足大部分主流内核支持工作的需要,系统操作界面相对简单,更便于操作人员掌握。另外,该系统还有提示和代码模板功能,能够进一步提升编码的准确度和速度,并且其原型比对功能在实际应用中效果更佳,能够完善处理工程管理内容。智能传感器基本上都有强大的专业编辑器,通过合理开发与应用代码智能格式化和折叠列编辑功能,可以更好地设计、优化监控系统,提高其应用效果。CAN节点程序设计主要包括初始化子程序、发送子程序和接收子程序,需要结合实际情况做好各对应子程序的设计。
  2.2 硬件系统设计:
  2.2.1 主控芯片:

  智能传感器的主要作用是实现数据的采集、处理和交换,并且自身具有微处理机。基于此,在设计智能传感器时,对于硬件系统部分,首先应选择好主控芯片构件,例如8位单片机MEGA16L。单片机L有5个复位源,即上电复位、外部复位、低电压复位、看门狗复位和JTAG复位等,是现在比较常用的一种。
  2.2.2 显示存储:
  对于采煤机监控系统来说,系统应用的智能传感器显示屏为数码管,而存储器则选择用铁电存储器。该存储器利用先进的铁电技术制作而成,为256位非易失性存储器,具有快速读写的功能,即使数据掉电后,还可以保存一段时间,实际应用效果良好。
  2.2.3 复位电路电源:
  为确保监控系统的正常运行,减少生产过程中出现的各类故障,必须选择性能良好的复位电路电源,例如本安防爆电源,其输入电压为15V DC,输出电压为24V DC,采用了整流桥设计方式来避免安装时电源极性被反接,提高了监控系统设计与运行的安全性。
  2.2.4 数据采集:
  监控系统应用的智能传感器的模拟量电流信号为4~20 mA,在经过1000精密电阻处理后,信号被转变为电压信号传输到AD引脚,同时,R4、C1构成RC低通滤波器。利用零电压比较器LM3ll将输出信号经过光电耦合器隔离送往微处理器10端口,从而完成数据的采集。
  2.2.5 CAN接口电路:
  利用扩展处理CAN接口,CAN通讯供电隔离电源选用B0505S-1W的DCDC非稳压电源模块,电气隔离电压为1000V DC,微处理器和接口光电隔离选用6N137光电耦合器,这样隔离电压最高可以满足1000VDC要求。
  3 结束语:
  基于CAN总线工业平板电脑设计采煤机监控系统,需要结合监控系统的特点,确定设计要点,并通过不同角度的分析,选配合适的系统构件,提高系统运行的安全性和合理性。


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