矿井井壁安全监测报警系统研究
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摘要
本文在对井壁破裂机理深入分析的基础上，针对引起井壁破坏的诸多因素，将矿井井壁整体变形监测和局部受力检测相结合，提出了基于M-BUS总线和RS-485总线技术的井壁自动监测报警系统设计方案，并对井壁监测方案作了全面系统的设计。
系统采用三层网络体系结构，系统由智能传感器、监测分站、监控计算机和计算机局域网组成。整个系统以监控计算机为核心，通过监测分站与井下智能传感器相连。监测分站作为监控计算机与智能传感器连接的中心，一方面通过M-BUS总线采集并存储井下智能传感器的测量数据；另一方面通过RS-485总线与监控计算机通信，将采集到的数据传输给监控计算机。监控计算机将监测分站传输的数据进行集中记录、存储、处理和报警，并将有关井壁检测的信息送入计算机局域网，供有关人员浏览、记录和进行相关处理。
本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体设计方案；二是进行智能传感器的硬件电路和软件系统的设计；三是监测分站及通信接口的硬件电路及软件系统设计；四是对计算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。
本系统将信息采集技术、信息传输技术、信息处理技术及计算机网络技术等多信息技术相互融合，实现了对矿井井壁稳定性的实时监测和控制，实现了矿井井壁检测的自动化和智能化。
Based on thorough analysis about the shaft rupture mechanism, considering the causes of shaft wall destroyed, combined whole deformation monitoring of the mine with local stress examination, a design scheme of shaft automatic monitoring and warning system using M-BUS and the RS-485 is proposed. This system is designed systematically and generally in this article.
This system is composed of three network system structures which is intelligent sensor, the detection substation, monitoring computer and the computer local area network. The system take the computer as a core, which is connected to intelligence sensor under shaft through the detection substation . As the center of the computer and the intelligent sensor, on one hand the detection substation gather and memory survey data from intelligence sensor under shaft cross M-Bus, on the other hand it communicate with the surveillance computer, transmitting the gathered data to surveillance computer. the surveillance computer will record, memory, process and alarm according to data, then send the detecting information to computer local area work for related workers browsing record and taking measure.
This design has mainly done the following several works. First is to establish the whole design of the system. Second is making the hardware circuit and software design of this system. The third is designing hardware circuit and software of the detection substation. The last is to elaborate the working principle, designing mentality and realizing method, computer software.
This system integrates modern signal gathering technology, signal transmitting technology, information processing technology and computer network technology. It has realized the monitoring and control of the shaft wall timely and stability, and has realized automatic and intellectual shaft wall examination.
系统采用三层网络体系结构，系统由智能传感器、监测分站、监控计算机和计算机局域网组成。整个系统以监控计算机为核心，通过监测分站与井下智能传感器相连。监测分站作为监控计算机与智能传感器连接的中心，一方面通过M-BUS总线采集并存储井下智能传感器的测量数据；另一方面通过RS-485总线与监控计算机通信，将采集到的数据传输给监控计算机。监控计算机将监测分站传输的数据进行集中记录、存储、处理和报警，并将有关井壁检测的信息送入计算机局域网，供有关人员浏览、记录和进行相关处理。
本设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体设计方案；二是进行智能传感器的硬件电路和软件系统的设计；三是监测分站及通信接口的硬件电路及软件系统设计；四是对计算机软件系统的设计思路、工作原理和实现方法进行了阐述。
本系统将信息采集技术、信息传输技术、信息处理技术及计算机网络技术等多信息技术相互融合，实现了对矿井井壁稳定性的实时监测和控制，实现了矿井井壁检测的自动化和智能化。
Based on thorough analysis about the shaft rupture mechanism, considering the causes of shaft wall destroyed, combined whole deformation monitoring of the mine with local stress examination, a design scheme of shaft automatic monitoring and warning system using M-BUS and the RS-485 is proposed. This system is designed systematically and generally in this article.
This system is composed of three network system structures which is intelligent sensor, the detection substation, monitoring computer and the computer local area network. The system take the computer as a core, which is connected to intelligence sensor under shaft through the detection substation . As the center of the computer and the intelligent sensor, on one hand the detection substation gather and memory survey data from intelligence sensor under shaft cross M-Bus, on the other hand it communicate with the surveillance computer, transmitting the gathered data to surveillance computer. the surveillance computer will record, memory, process and alarm according to data, then send the detecting information to computer local area work for related workers browsing record and taking measure.
This design has mainly done the following several works. First is to establish the whole design of the system. Second is making the hardware circuit and software design of this system. The third is designing hardware circuit and software of the detection substation. The last is to elaborate the working principle, designing mentality and realizing method, computer software.
This system integrates modern signal gathering technology, signal transmitting technology, information processing technology and computer network technology. It has realized the monitoring and control of the shaft wall timely and stability, and has realized automatic and intellectual shaft wall examination.
引文
1．刘怀宇，厚冲积层立井井筒破坏发生机理及防治技术研究[D]，江苏南京：河海大学，2005
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4．邬宽明，现场总线技术选编(上)[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2003
5．路耀华，崔增祁．中国煤矿建井技术[M]，北京：中国矿业大学出版社，1995，31-167
6．王福瑞．单片微型测控系统设计大全[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1999，22—25．
7．张毅坤，陈善久，裘雪红单片微型计算机原理及应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，1997．
8．杨振江．智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2001，109—126．
9. Ando, S. (1997), Intelligent sensor systems: Integrating optimality into sensors. International Conference Actuators, Proceedings. 1997(1): 291-294
10．何立民．单片机应用技术选编 7[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1999，236—239．
11．何立民．单片机应用技术选编 9[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2004，479—484．
12．何立民．单片机应用技术选编 10[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2004，165—174．
13．栾桂冬，张金铎，金欢阳．传感器及其应用[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2002，16—51．
14．于沛．对竖井移动变形原因的探讨[J]，科技情报开发与经济，2004，14(10)：203—204，11—15．
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