基于工业以太网的瓦斯监控系统设计
基于工业以太网技术的矿井综合监控系统
基于工业以太网技术的矿井综合监控系统1、概述：基于工业以太网技术的矿井综合监控系统，是以千兆工业以太网交换机为通信平台，在该平台的的基础上可以承载矿井语音通信系统、矿井人员定位系统、矿井风机检测系统、矿井电力检测系统、矿井视频检测系统、矿井运输皮带检测系统等，进而实现数字化矿井，提高矿井生产的安全性，提高矿井的生产效率。
系统整体框图如图1-1。
图1-1数字矿井系统框图2、矿井工业以太网技术的通信平台矿井工业以太网技术的通信平台，包括矿井通信的骨干网通信平台，接入网通信系统等，骨干网络一般采用千兆通信系统，接入网络一般采用百兆的通信网络。
井下系统考虑，防潮、防水以及抗冲击的系统。
千兆系统采用SICOM4000+防水箱，百兆系统采用SICOM3016+防潮防水箱来完成，井上核心SICOM6524系列全千兆的三层工业交换机来完成系统的数据传输与隔离。
系统组网图2-1：图2-1矿井通信网络平台2.1核心网络通信平台设备介绍-----SICOM6524图2-2SICOM65242.1.1特性◆任意支持DT-Ring（冗余时间<50ms），STP/RSTP/MSTP、VRRP等多种冗余协议◆最多24个千兆接口◆支持Qos，Vlan，SNMP MIB V1/V2/V3，RMON（1、2、4、9）◆支持静态路由，RIP v1/v2，OSPF v2，BGP v4动态路由协议◆支持PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等多种组播路由协议◆48Gbps高背板带宽，硬件路由，线速三层交换包转发率达到55.1Mpps◆强大的ACL，硬件支持L2-L7层数据过滤.◆自动检测并抑制广播风暴，支持IGMP V1/V2/V3报文的侦测，有效限制广播报文的泛滥◆支持全双工模式和半双工模式的流量控制，以太网接口以64K为步长的速率限制◆支持QinQ，实现双重VLAN安全功能◆工作温度-40℃~75℃◆冗余双直流DC24V电源输入、AC220交流输入、DC110V直流输入、DC220V直流输入◆单肋铝制机箱高效散热（专利），无风扇◆IP40防护等级◆机架式安装2.1.2产品规格端口：◆电口：20个10/100/1000BaseTX自适应以太网接口，RJ45◆千兆口：4个千兆光电口，SFP模块◆CONSOLE口：RS232，RJ45技术：◆协议：IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3x，IEEE 802.3z 、IEEE802.3ab IEEE、802.3ae、IEEE 802.3ad、IEEE 802.1p/q、IEEE 802.1d、IEEE 802.1w、IEEE 802.1x，存储转发处理方式◆高背板带宽：36Gbps◆三层交换包转发率：51.1Mpps◆路由地址表：30K◆MAC 地址表：16K◆802.1QVLAN：1-4094任意划分◆路由管理：静态路由、RIP v1/v2，OSPFv2，BEIGRP，BGPv4、基于IP 的策略路由◆管理：CLI、Telnet、SNMPv1/v2、东土专用网管软件线缆：◆双绞线：100米◆多模光纤：2~5km，1310nm，>-20dbm◆单模光纤：10km/20km/40km/80km，1310nm/1550nm电源：◆输入电压：220V AC、110VDC、220VDC、24VDC◆功率：<65W环境：◆工作温度：-30℃~75℃◆存储温度：-45℃~85℃◆相对湿度：5~95%无凝结MTBF：◆35年机械结构：◆防护等级：IP40，单肋铝制外壳（专利），无风扇设计◆安装：机架式安装◆尺寸（W×H×D）：442mm × 410mm × 44mm通过认证：◆EN61000-4-2防静电（ESD）：±4kV接触放电，±8kV空气放电◆EN61000-4-3电磁场：10V/m（80-1000MHz）◆EN61000-4-4瞬时高压（burst）：±2kV电源线，±1kV数据线◆EN61000-4-5浪涌电压：±2kV（line/earth）, ±1kV（line/line）电源线，±1kV数据线◆EN61000-4-5防传导：3V（10kHz~150 kHz），10V（150kHz~80 kHz）◆FCC CFR47 Part 15：FCC CFR47 Part 15 Class A◆EN55022：EN55022 Class A◆UL60950（），CE，FCC2.1.3订购信息SICOM6524 ：16个10/100/1000M以太网电口，8个千兆接口。
煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现
煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现作者：鞠丽来源：《环球市场》2017年第08期摘要：瓦斯安全监控系统在煤矿生产中的应用能大大提高煤矿安全生产管理水平。
从近年来煤矿重大安全事故来看，瓦斯安全隐患是造成矿难的主要原因之一，探索科学高效的煤矿瓦斯安全自动监测与报警系统，实现对瓦斯安全情况的实时监测，可以有效减少和预防瓦斯安全事故的发生。
通过管理上的改进和监测技术的创新，可以增强煤矿瓦斯的监控管理力度及监测准确性。
本文对于煤矿瓦斯安全监测系统的设计及实现进行了探讨，希望对以后的具体工作起到实际的参考作用。
关键词：煤矿瓦斯安全监控系统；设计；实现1、引言我国是一个煤炭大国，煤炭是我国的基础能源，在国民经济中发挥了重要作用。
然而与世界各主要产煤国家相比，我国的煤炭主要依靠井工开采，而且高瓦斯矿井多，瓦斯事故多发，死亡人数所占比例最大。
因此，研究开发新型煤矿瓦斯安全自动监测与报警系统，实时监测井下瓦斯浓度，把瓦斯浓度控制在安全范围内，是避免矿井事故的主要手段。
2、瓦斯概述及其危害煤矿瓦斯的危害主要表现在瓦斯窒息和爆炸事故方面；同时煤矿瓦斯大量地排入大气，增大了大气层的温室效应，恶化了气象条件。
瓦斯突出是一个灾害的专用术语，是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。
煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。
瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。
煤矿安全在煤炭生产中占有特别重要的地位。
煤矿事故发生的主要形式为瓦斯爆炸、瓦斯突出及中毒窒息。
其原因主要有：地质条件变化使掘进面或工作面的瓦斯异常涌出并大量积聚；全局和局部通风结构及管理不善，导致异常涌出的瓦斯得不到排除或稀释；现场监控报警手段落后，不能及时发现和排除事故隐患，不能及时发出报警；上级煤管机关对各矿井下瓦斯变化，缺少直接、定量、有效、客观的监控条件与手段。
基于嵌入式Internet的煤矿瓦斯远程监控系统设计
基于嵌入式Internet的煤矿瓦斯远程监控系统设计黄培【摘要】利用ARM Cortex-M3内核的32位微控制器LPC1768为主控芯片,设计了一种基于嵌入式Intemet的煤矿瓦斯远程监控系统,即以微控制器的内置以太网控制器搭建Web服务器,采用μC/OS-Ⅱ为操作系统,移植了LwIP协议栈,实现HTFP服务,用户只需通过浏览器(IE)就可对嵌入式设备进行远程监控和管理,并可实时、精确、可靠地对瓦斯浓度进行监测和控制.该系统经测试,结果满足了设计要求.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P23-25,29)【关键词】嵌入式以太网;瓦斯监控;LPC1768微控制器;μC/OS-Ⅱ系统;TCP/IP协议【作者】黄培【作者单位】江苏建筑职业技术学院机电工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TP316.80 引言我国煤矿安全事故中，瓦斯爆炸造成的伤亡人数占所有重大伤亡事故人数的70%以上［1］，故瓦斯监控是矿井防止通风故障、瓦斯爆炸等重大事故发生的重要措施之一。
传统的瓦斯监控系统设计一般采用8 位单片机，由于其本身资源有限，使得整个系统升级和扩展困难，而且对于接入到网络中也存在一定的问题。
随着电子信息技术、计算机技术以及嵌入式系统的发展和研究，使之利用32 位ARM 芯片以及嵌入式操作系统取代和改善现有的单片机监控系统已成为主流。
本文设计并实现了基于ARM Cortex-M3 为内核的32 位微控制器，利用其内置以太网控制器搭建Web 服务器，管理人员只需要通过网络浏览器就可对嵌入式设备进行远程监控和管理，监控端PC 机也不需要安装任何客户端软件，方便实用。
该系统不仅具有反应及时、精确度高、可靠性高的优点，而且能通过网络实现井下与地面的通信，其功能易于升级和扩展。
1 系统结构及功能1.1 系统结构为有效地进行煤矿瓦斯监测和控制，现场采用液压控制系统驱动风机自动抽排瓦斯，并利用Web实施远程监控的治理方法，系统采用高性能的ARM Cortex-M3 内核的32 位微控制器LPC1768 作为硬件核心，在硬件平台上移植嵌入式实时操作系统和TCP/IP 协议，并在此基础上开发了应用层软件。
煤矿安全监控系统设计方案和技术要求
*****矿业有限公司安全监控系统设计方案和技术要求编制：监控室2011年11月5日安全监控系统设计方案和技术要求一、瓦斯监控系统设计原则和依据始终遵循系统应具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监测、监控等管理信息有效获得的需要。
设计依据为《煤矿安全规程》（2010年版及2010年补充条款）；《煤矿安全生产监控系统通用技术条件》（MT/T1004-2006）《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》（AQ6203-2006）《煤矿甲烷检测用载体催化元件》（AQ6202-2006）《瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器》（AQ6204-2006）《煤矿用电化学式一氧化碳传感器》（AQ6205-2006）《煤矿监控系统线路避雷器》（MT/T1032－2007）《矿用光纤接、分线盒》（MT/T1033－2007）《矿用信息传输接口》（MT/T1007-2006）《煤矿用温度传感器通用技术条件》（MT381－2007）《矿用分站》（MT/T1005-2006）《矿用信号转换器》（MT/T1006-2006）《煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》（MT/T1008-2006）《煤矿用信息传输装置》（MT/T899-2000）《煤炭工业矿井设计规范》；《煤矿安全装备基本要求》；《煤矿监控系统总体设计规范》；《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》；《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT 209）；《设备可靠性试验》（GB 5080.1～7）；《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；二、技术规格及要求(一)硬件参数1、分站容量：不少于16路模拟量或开关量输入（模拟量与开关量可以随意互换，不受端口的限制）、8路控制输出；断电控制：不少于8路(可以不需外接断电器直接完成断电控制任务)输入电源：支持多种电压127/220/380/660V；本安电源：18VDC或24VDC；输入信号：200～1000Hz，1～5mA、1/5 mA、触点；与中心站通讯速率2400bit/s；分站至传感器传输距离：不小于2 km；分站与传输接口、分站与分站之间传输距离：不小于10 km。
瓦斯监测系统概况
我矿1998组建了瓦斯监测系统，并与2001年、2006年两次进行了升级改造；系统带有瓦斯传感器、开停传感器、电压、电流传感器和生产调度信号等传感器，各类传感器安设符合规定，监测系统健全完善，运转正常。
管理维护到位。
安全监测系统与集团公司联网，对重点监测头面进行集中监测。
实现了矿井瓦斯连续监测，超限报警、断电。
为有效的杜绝瓦斯超限作业，遏制重大瓦斯发生，发挥了重要作用。
2007年4月，国家制定颁发了安全监控系统新标准，即中华人民共和国AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》，以下简称《规范》。
按照《规范》对矿井安全监控系统的要求，平煤股份有限公司和公司通风中心的具体安排，2008年10月再次进行升级改造。
现使用的是北京瑞赛公司的KJ2000N安全监控系统，KJ2000N安全监控系统是平煤股份十三矿立足长远发展根据井下的实际情况，以确保安全生产为出发点，在原有的KJ2000监测系统的基础上结合我矿的自身特点，融入了目前国内外先进成熟的技术，采用工业以太网光纤冗余环网+CAN总线的技术，经合理科学的硬件设计和强有力的软件保障，精心研制并成功应用的新一代矿用安全监控系统，该系统实现了新型的煤矿安全监控系统的新模式，并完全满足新的规程及煤矿安全监控工作需要.本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础上开发而成。
系统安装过程中共铺设通讯光缆15000多米，在井下形成环网，一处损坏系统能正常运行，井下共安装KJJ107矿用隔爆兼本安型型网络传输接口4台，己一变电所安装2台，己三上部、中部变电所各安装一台,KJJ107A矿用隔爆兼本安型型网络传输接口2台，己二上部及下部变电所各安装一台。
KJ2000N安全监控系统由地面中心站、网关节点站、分支中继器、井下监控分站和各种传感器以及通信介质，共六个部分组成。
煤矿瓦斯监测系统软件设计(上)
题目：煤矿瓦斯监测系统软件设计专业：学生：（签名）指导老师：（签名）摘要我国煤炭资源丰富，但开采条件差，其中就有47%的矿井属于高瓦斯或瓦斯突出矿井，易煤矿瓦斯事故。
针对这种情况，本文设计了煤矿瓦斯监测系统。
系统硬件主要由传感器、调理电路和数据采集卡组成。
应用MCGS组态软件设计了测试软件，软件系统由数据采集、显示以及报警模块组成，具有井下瓦斯浓度数据采集、实时和历史数据报表显示、实时和历史曲线显示和瓦斯浓度超限报警等功能。
通过仿真，验证了测试软件的功能。
关键词：瓦斯监测系统；MCGS；数据采集；Subject: Coal mine gas monitoring system software design Major:mechatronic engineeringStudent: Chen Kangzheng (Signature)Instructor: Jiang Junying (Signature)AbstractChina's abundant coal resources, but poor mining conditions, which have 47% of the mine belonging to the high gas or gas outburst, Yi coal mine gas explosion. In this situation, design a coal mine gas monitoring system.The system hardware consists of sensors, conditioning circuits, and data acquisition card. Application MCGS configuration software design testing software, software system consists of data acquisition, display and alarm modules, with underground gas concentration data acquisition, real-time display and historical data reports, real-time and historical curve and the gas concentration limit alarm functions. The simulation, validation test software functionality.Keywords: gas monitoring system; MCGS ;configuration software；目录1绪论 (1)1.1背景及意义 (1)1.2国内外煤矿安全监测系统研究状况 (2)1.2.1国内煤矿安全监测系统研究现状 (2)1.2.2国外煤矿安全监测系统研究现状 (3)1.3煤矿瓦斯监控系统的发展方向 (4)1.4小结 (4)2系统总体设计方案 (5)2.1系统总体方案 (5)2.2小结 (5)3硬件设计 (7)3.1传感器 (7)3.1.1煤矿瓦斯简介 (7)3.1.2传感器的选用 (8)3.2信号放大器 (12)3.3数据采集卡 (13)3.4小结 (14)4基于MCGS6.2的软件设计................................................................... 错误！未定义书签。
煤矿瓦斯在线监测与报警系统毕业设计
煤矿瓦斯在线监测与报警系统毕业设计1.1 本课题的研究背景和意义从我国煤炭生产的现状及我国能源结构规划均可看出，在本世纪中叶以前，煤炭仍是支持我国国民经济发展的主要能源，煤炭生产，作为我国能源工业的支柱，其地位将是长期的、稳定的，但是煤炭工业的安全生产状况却不容乐观，中小型煤矿的情况尤为严重，已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产，给国家财产和人民生命造成了很大的损失，作为“万恶之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故发生率之首。
在去年又接连发生了多起甲烷爆炸事故，事故的结果触目惊心，因此通过强化甲烷管理，提高通风、甲烷检测监控水平，已成为中小型煤矿甲烷检测监控的最迫切的任务之一。
煤矿生产安全监控系统，是目前为止实际通风甲烷管理工作中最重要和最有效的自动化手段，已经装备监控系统的煤矿的甲烷事故发生率大为下降，实践证明，煤矿生产安全监控系统对保障煤矿安全生产，提高煤矿生产率，提高煤矿自动化程度以及促进煤矿管理现代化水平，都有着举足轻重的作用。
煤矿生产安全监控系统虽在国已有生产和应用，但还没有一种真正适合于中小型煤矿使用的产品，我国从八十年代初期开始引进煤矿生产安全监控系统，历经了直接引进、消化吸收、仿制配套、自主开发的过程，但迄今为止的产品大多都是面对大型矿井设计的，而且自身尚有一些有待解决的问题，如:造价高，系统最基本的配置过于庞大，运行费用大传感器测量稳定性差，调校频繁，寿命短系统安装、维护复杂，操作不便，人机界面较差系统设备可靠性差必须依赖专业的维护队伍，对人员技术，素质有较高的要求。
国外的监控系统技术理论上讲高于国发展水平，但应用于国煤矿尚有一定的局限性，如煤矿管理模式生产方式的不同，价格过高不适于国煤矿现有条件，除在传感器技术方面可供借鉴外，其它仅具一定参考价值。
煤矿瓦斯监控系统系统的意义不言而喻。
以省为例，近几年，特别是2006年以来，省煤炭系统在党和各级政府及安全部门的重视下，全省煤矿信息化工作有了新发展，取得了新成绩。
煤矿瓦斯微机监测系统设计毕业设计论文
毕业设计论文煤矿瓦斯微机监测系统设计摘要瓦斯是煤矿生产中的有害气体，它严重威胁着矿工的生命和国家财产的安全。
不断发生的煤矿瓦斯爆炸事件强烈的提醒我们提高煤矿瓦斯监测的管理质量，为了加强煤矿瓦斯的管理水平，本课题设计了对煤矿瓦斯监测的系统。
本系统下位机以AT89S52单片机为控制核心，系统采用了MJC4/3.0L瓦斯传感器，并通过INA114对电信号进行放大，通过PCF8591将模拟信号转换为数字信号，该A/D转换器采用了I2C总线技术，可以最大限度的利用有限管脚。
滤波之后单片机驱动八位数码管对数据进行显示，并通过RS-485下位机网络将数据上传至上位机。
上位机程序用VB编写，采用MSComm插件启动串口，可以随时开启串口并对任意下位机的数据进行查看，并保存到相应的数据框。
关键词：瓦斯传感器；单片机；监测系统；串口通讯AbstractCoal Mine Gas Monitoring System Based on Single ChipMicrocomputerABSTRACTThe gas is harmful gases in the coal mine production,it seriously threaten to the safety of the lives of miners and state property.The continued occurrence of coal mine gas explosion events remind us improve the quality of management of the coal mine gas monitoring.In order to strengthen the level of coal mine gas management ,this time,I design a coal mine gas monitoring system at this subject.The slave computer’s system use AT89S52 single chip microcomputer as the core controller, and it uses MJC4/3.0L gas sensor which could transform concentration signal to analog electrical signal as it’s major sensor . And PCF8591 that use I2C-bus could transform analog signal to digital signal effectively.Finally the LED could display the concentration value, and the system would upload the value. The software of upper computer programmed by Visual Basic,and it uses MSComm as it’s ActiveX. The software has great functions which include check and save data at any time.Key words: gas sensor; single chip microcomputer;monitoring system; serial communicationABSTRACT目录摘要 (II)ABSTRACT (IIII)第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景、现状及研究意义 (1)1.2瓦斯监测论文主要研究内容及要求 (2)第2章系统总体方案的确定 (4)2.1系统总体结构设计 (4)2.2系统工作原理 (4)第3章瓦斯监测系统硬件电路设计 (6)3.1单片机及时钟、复位模块 (6)3.2瓦斯检测模块 (7)3.3显示模块 (13)3.4通信模块 (15)3.5 蜂鸣器报警模块 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1概述 (19)4.2瓦斯监测主监控程序 (19)4.3数据采集子程序 (19)4.4 A/D转换子程序 (20)4.5滤波子程序 (21)4.6 LED显示子程序 (22)目录4.7蜂鸣器报警子程序 (23)4.8通信程序 (23)第5章系统的仿真 (26)5.1下位机的调试与仿真 (26)5.2上位机的调试与仿真 (29)第6章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录A 外文翻译—英文原文部分 (34)附录B外文翻译—中文译文部分 (40)附录C 系统硬件原理图 (45)附录D 下位机主程序流程图 (46)附录E下位机程序代码 (47)附录F上位机程序代码 (53)华东交通大学毕业设计第一章绪论瓦斯是煤矿生产中的有害气体，它严重威胁着矿工的生命和国家的财产安全。
基于工业以太网的煤矿安全监控系统研究
基 于工业以太 网煤矿安全监控系统设计的背景是基 于中国
基 于以太网的网络控制系统 突破 了现场总线控制系统的诸
神华能源有限责任公司原万利煤炭分公司的 ４ 个生产矿井各安
全 监控 系统 网络布局基础上的 ，矿井 原有 的安全监控系统网络 布局采用传统的按功能垂直划分 系统 的方式 ，各系统之间无法
多限制， 成为网络控制系统新 的发展方 向， 因此将大大推动以太
网 在 网络 控 制 系统 的应 用 和发 展 ，也 是 下 一 步 网络 控 制 系统 研
究的重点和方 向。目前对基于工业以太网的网络控制系统还缺 乏 系统的研究 ， 还有许多问题有待解决 。
做 到资 源共享 ， 都是单独 的、 独立的一个 网络结构 ， 使得矿井里 各个系统网络布局显得 比较混乱 ， 易于技术人员维护 ， 不 增加 了
氧化碳浓度 、 二氧化碳浓度 、 风速 、 温度 、 溃电状态 、 风门状态、 风
筒状态 、 局部 通 风 机 开 停 、 通 风机 开 停 等 ， 实 现 甲 烷 超 限 声 主 并
光报警 、 断电和甲烷风电闭锁控制等功能 ， 采取了防雷 、 防静电 的措施 ， 因此整个系统在保 障安全 、 提高生产效率等方 面将发挥
障分 析和操作数据 。
等设备和矿井 瓦斯 、 煤尘等安全参数的监测和控制。从国内外 自
动化矿井发展趋势来看 ，煤矿实现矿井煤矿安全监控系统是为
１ 基 于工业 以太 网的煤 矿安全 监控 系统概 述
工业以太网煤矿安全监控系统是符合最新煤矿安全规程要 求的煤矿安全监测监控系统。它作 为整个矿井综合信息系统的
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｉ Ｆ ＲＭＡ Ｉ Ｅ Ｅ Ｏ ＭＥ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｃ— Ｅ Ｈ Ｏ Ｎ ＴＯＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｎ Ｃ Ｎ ＭＹ 文章编号 ：０ ５ ６ ３ （０ １ １－ １０ ０ １０ — ０ ３ ２ １ ） １０ ３ － ３
煤矿瓦斯微机监测系统设计
注释
receivebuf[0] 用于存放纯净空气中的瓦斯浓度值。
receivebuf[1] 用于存放实时的瓦斯浓度值。
output 用于存放经过滤波和零点修正后的瓦斯浓度值。
get_ad[12] 用于存放实时的瓦斯浓度值，然后进行滤波处理。
二、A/D转化子程序
1.I2C总线控制方式 （1）起始停止
煤矿瓦斯微机监测系统设计
指导老师：
专
业： 机械电子工程
姓
名：
学
号：
1
本课题的研究意义
降低重大事故发生率，保障矿工安全
2
系统总体结构设计
瓦
检
斯
测
信
电
号
路
放 大 电 路
模 数 转 换
单 片 机
显示浓度 信号输出
蜂鸣器报警
220V
稳压电源
3
总体方案的确定
一、煤矿瓦斯微机监测系统实现的功能：
• 实时测量瓦斯浓度，精度为0.01% • 对瓦斯浓度进行显示 • 瓦斯超浓度报警 • 瓦斯浓度可上传上位机进行监控
8
3.放大电路
（1）采用放大电路原因： 如图所示，当浓度高于2%时，电路输出45mv，为了满足A/D输入范围，必须采用放大电路对模拟信号 进行放大。
（2）放大器的选择：INA114 （3）选择原因：成本低应用广泛，外接一个普通电阻就可以得到任意增益。 （4）INA114基本放大电路： （5）放大电路Rg计算： • 已知条件：VCC=3V，R0=2000ᾨ，Umax=75mV=0.075V • 设定条件：G=66 • 公式：Rg=50ku/(G-1) • 结果：Rg=770ᾨ
10
四、显示模块
1.模块选择：共阳极数码管 2.共阳极数码管的字型代码表：
一种基于VisualBasic的瓦斯监控系统
一种基于VisualBasic的瓦斯监控系统【摘要】针对传统的瓦斯监控设备的不足，介绍了一种基于Visual Basic 的煤矿瓦斯浓度监测监控系统。
该系统硬件组成包括瓦斯传感器、上、下位机及无线通信模块和工控机。
目前，该系统已在实验室条件下实现。
经反复测试，可以完成煤矿各种瓦斯浓度的监测任务。
【关键词】煤矿瓦斯监控；Visual Basic；瓦斯传感器；工控机引言近年来瓦斯爆炸的安全事故频发，严重威胁了生产的安全，给国家和人民造成了重大损失。
其中，一个很重要的原因就是瓦斯监控设备不能很好地发挥作用。
传统的瓦斯监控设备，监控范围有限，并且基本采用有线模式传输信号，在矿井中使用十分不便。
而无线监测监控系统通过布置在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络，其目的是采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并通过无线模块发送给观察者。
无线监测监控系统集数据的采集、融合、分析、传输于一体，具有展开快速、可靠稳定、可维护性好等特点，特别适用于环境恶劣、不方便人工监控和通过有线网络监控的一些场所，正好可以弥补有线网络的相关缺点。
将其应用于煤矿中，配合上层监控软件，可以很好地实现对煤矿内重点区域瓦斯浓度的实时监控、显示和预警，对煤矿的安全生产起着非常重要的作用。
针对无线监测监控系统的以上特点和优势，文章提出了一种基于Visual Basic的煤矿瓦斯浓度监测监控系统。
Visual Basic（简称VB）是美国微软公司推出的强有力的系列开发工具之一，是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，以其实用、方便、快捷等优点而深受广大程序员的青睐。
1 系统组成与工作原理本系统主要由工控机、上位机、下位机以及无线通讯网络组成。
系统总体框图如图1所示。
系统工作原理：将瓦斯传感器放在瓦斯待检测点进行测量，传感器将采集到的信号转化为可识别的电压信号，经数据融合技术把多传感器在空间或时间上可冗余或互补的信息，依据某种准则进行组合，得出初步结果。
基于ZigBee的瓦斯无线监测系统硬件设计
耗为 ３００ｍＷ，供电电压为 ３～５ＶＤＣ。传
１５．４ 标准的要求，可确保短距离通信的 有效性和可靠性。利用此芯片开发的无 线通信设备支持数据传输率高达 ２５０Ｋｂ／ｓ ，可以实现多点对多点的快速
传感器有很多种类，可以检测温湿 度、光照、噪声、振动、磁场、加速度、 气体浓度等物理量。本系统采用的传感 器模块采用瓦斯传感器和温湿度传感
度检测的一种半导体型气体传感器。它
２ ＺｉｇＢｅｅ 基站节点设计
的基本特征是：极高灵敏度和极快的响
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 基站节点主要由 Ａ Ｒ Ｍ 模
应速度且低功耗。ＫＧＳ－２０ 型可燃气传 块、存储模块（ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ，６４ＭＢ－
感器适用于对瓦斯等可燃气浓度的检 １ＧＢ 可选）、ＣＣ２４２０ 收发模块、传感器
测，用于瓦斯报警器，可燃气报警器，瓦 模块和电源管理模块组成。ＡＲＭ 模块采
图 ４ 存储模块
斯检测仪等。该传感器体积小，耗电低， 用 ＳＴ 公司生产的 ＳＴＲ７１０ＦＺ２Ｔ６ 微处理 （下转第 ８５ 页）
今日电子 · 2 00 8 年 1 月
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应用设计：通信
组成。行和列单音正弦波经混合、滤波 后产生双音频信号。通过 ＤＴＭＦ 编解码 表把编码数据写入 ＭＴ８８８０ 发送寄存器 产生单独的 ｆＬＯＷ 和 ｆＨＩＧＨ，一旦编码错误 就会导致拨号失败．故在编程过程中要 十分小心。
传感器电源的供电电路设计对传感
ＣＣ２４２０ 收发模块的外围电路如图 ３ 所 暖通空调、汽车、消费电子、自动控制 器模块的能量消耗来说非常重要。对于
示。
等领域。ＳＨＴ１１ 温湿度传感器采用 ＳＭＤ 小电流工作的传感器（几百μ Ａ），可由
③存储模块
（ＬＣＣ） 表面贴片封装形式，接口非常简 处理器 Ｉ／Ｏ 口直接驱动；当不用该传感
基于单片机的瓦斯监控的硬件设计
基于单片机的瓦斯监控的硬件设计一、引言二、系统总体设计基于单片机的瓦斯监控系统主要由传感器模块、信号调理模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块等组成。
传感器模块用于检测瓦斯浓度，并将其转换为电信号。
常用的瓦斯传感器有催化燃烧式传感器和红外吸收式传感器等。
信号调理模块对传感器输出的电信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和稳定性。
单片机控制模块是整个系统的核心，负责对采集到的信号进行处理、分析和判断，并控制显示模块和报警模块的工作。
显示模块用于实时显示瓦斯浓度值，方便工作人员查看。
报警模块在瓦斯浓度超过安全阈值时发出声光报警信号，提醒工作人员采取相应的措施。
电源模块为整个系统提供稳定的电源供应。
三、传感器模块设计（一）传感器选型在选择瓦斯传感器时，需要考虑测量范围、精度、响应时间、稳定性和可靠性等因素。
催化燃烧式传感器具有成本低、测量范围广、响应速度快等优点，适用于一般煤矿井下的瓦斯检测。
红外吸收式传感器则具有精度高、稳定性好等优点，但成本相对较高，适用于对测量精度要求较高的场合。
（二）传感器接口电路传感器输出的电信号通常较弱，需要通过接口电路进行放大和调理。
接口电路一般包括放大器、滤波器和基准电压源等部分。
放大器用于将传感器输出的微弱信号放大到单片机能够处理的范围；滤波器用于去除信号中的噪声和干扰；基准电压源则为整个电路提供稳定的参考电压。
四、信号调理模块设计（一）放大电路为了提高传感器输出信号的幅度，需要设计放大电路。
放大电路可以采用运算放大器实现，如LM324等。
根据传感器输出信号的特点和单片机的输入要求，合理选择放大倍数，以确保信号能够被单片机准确采集。
（二）滤波电路由于煤矿井下环境复杂，传感器输出的信号中往往存在各种噪声和干扰。
为了提高信号的质量，需要设计滤波电路。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
在瓦斯监控系统中，通常采用低通滤波器来去除高频噪声和干扰。
毕业设计(论文)-煤矿瓦斯监测报警装置设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-煤矿瓦斯监测报警装置设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/2e601823240c844769eaeef3.png)
我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。
但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。
近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名矿工的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。
随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸，安全隐患越来越多，瓦斯事故特别是中、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高。
如果不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。
所以，对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤为重要，对易燃易爆混合气体监测的研究也成为人们一直关注的问题。
多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用。
充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势好转的关键。
近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故减少的原因之一，就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯浓度监测监控器。
当前，随着采矿技术的不断发展，井下作业的安全越来越有保障，但是仍然有许多采矿企业的机械化程度低，对现场采矿的工作人员的生命安全造成潜在的威胁，特别是针对瓦斯气体的监测和报警仍存在隐患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。
瓦斯是在成煤过程中形成并大量储存在煤层之中的气体，是煤矿井下危害最大的气体。
瓦斯是一种无色无味的气体，主要成份是甲烷（CH4），，对人体的危害是超限时能引起人窒息死亡。
在地下采矿时候，井内常常会泄露一定量的CH4、CO和SO2等气体，后一种含量少，切易溶于水，经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。
但前两种气体含量多，且几乎不容于水，属于易燃易爆气体。
由于瓦斯气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对瓦斯气体的监测和报警是一项必要的工作。
瓦斯报警是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，组织人员撤离或对矿井通风排气，避免不安全事故的发生，对现在采矿业的安全起着非常重要的作用。
基于嵌入式ZigBee的瓦斯监控系统的设计
图 ２ 微 处 理 器 功 能 图
２ ． ２ 传 感 器 模块
传感器模块负责监测 区域内对 瓦斯气体浓度 的采集和数据转换。瓦斯传感器 的工作原理是利用热催 化元件在瓦斯的作用下发生燃烧 ， 引起元器件温度升高 ， 导致阻值变化 ， 从而导致 电压发生变化 ， 通过测量 电压就可 以检测到瓦斯浓度的变化 。本文选用 Ｌ Ｘ Ｋ一 ６催化元件 ， 它是一种广谱性的气敏元件 ， 具有结构 简单 、 灵敏度高、 稳定性好 、 低 功耗等优点 ， 适用于井下瓦斯浓度 的检测 。
汇聚起来 ， 通过工业以太网传输到现场监控 中心。信号处理部分 由 Ｐ ｃ主机实现 ， 负责对传送来 的数据进行 分析处理 ， 根据数据处理的结果 ， 对传感网络发出相应的指令 。
［ 收稿 Ｅ ｔ 期 ］２ ０ １ ３— ０ ５—１ １ ［ 作者简 介］ 顾 荣荣（ １ ９ ７ ９一 ） ， 女， 安徽 淮南人 ， 安徽理工 大学计算机科 学与工程 学院实验师 ， 从事计 算机 监控研 究。
・
４ ２・
２ 传 感 器 节 点 的设 计
该系统 的无线瓦斯传感器节点由微处理器 、 传感器模块 、 无线通信模块 和电源模块 ４个部分组成 。
２ ． １ 处 理 器模 块
处理器模块负责控制整个传感 器节点 的操作 ， 存储和处理 自身采集 的数据以及其他节点发来 的数据 。
核 心处 理 器 采 用 Ｐ ＨＩ Ｌ Ｉ Ｐ Ｓ公 司推 出 的 功能 强 大 、 超低功耗 的 ３ ２位 微 控 制 器 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ４ ７ ８ 。 它 具有 丰 富 的 片 上
计。 １ 系统整体 结构
本监测系统主要分为信号采集 、 信号传输和信号处理 ３ 个部分 （ 图１ ） 。
基于工业以太的煤矿监控系统接口的研究及开发
西安科技大学硕士学位论文基于工业以太的煤矿监控系统接口的研究及开发姓名：赵敏申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：韩晓冰;李文峰@论文题目：基于工业以太的煤矿监控系统接口的研究及开发专业：电路与系统硕士生：赵敏（签名）指导教师：韩晓冰（签名）李文峰（签名）摘要基于工业以太的煤矿监控系统接口研究是为了把RS232串口通信和RS485/422总线通信统一到以太网中，即完成串口-网络协议转换。
由于RS232和RS485/422的传输距离有很大的局限性，而且串口的数据传输速率大小受条件的限制，因此，需要一个串口-网络协议转换器实现串口数据向网络数据的转换，从而提高数据传输的稳定性。
它可以使主机从繁重的事务中解脱出来，只需要完成以太网通信即可，这样就增加了数据宽度，使其能更好的为监控系统服务。
本文设计了一个串口-网络接口转换设备，它主要完成串口模块和以太网模块之间的协议转换，以及串口和以太网之间数据的存储控制与转换。
同时，它可以对多种类型的数据进行处理，一方面，接收来自串口设备的数据流，并对其进行格式转换，使之成为可以在以太网中传播的数据帧；另一方面，也可以将以太网中的数据帧转换成串行数据送达相应的串口设备，即完成了RS232、RS485/422和以太网之间的双向转换。
对该接口的设计主要分为硬件和软件两个方面。
硬件部分选用STC89C52AD作为控制器，串口处理模块采用MAX485芯片进行RS485电平转换，以太网控制芯片选用W5100芯片。
在硬件中分别对控制部分、电源部分、网络传输部分、串口传输转换部分做了详细的分析与说明，软件部分中通过对串口及串口通信理论的研究，给出了系统对TCP/IP 协议栈的主要工作过程，最后对结果和系统功能进行了测试。
关键词：接口设备；串口网络协议转换；工业以太网；煤矿监控系统研究类型：应用研究Subject ：Research and Development of Coal Mine Supervisory Control System Interface Based on Industrial EthernetSpecial ：Electric circuit and systemName ：Zhao Min (Signature)Instructor：Han Xiao-bing (Signature)Li Wen-feng (Signature)ABSTRACTResearch of Coal Mine Supervisory Control System Interface Based on Industrial Ethernet unifies RS232 and RS485/422 bus communication to industrial internet，that is，the purpose of the research is a UART-network protocol converting interface. Because of the limitation of transmission distance and serial transmission rate we need a UART-network protocol converting interface to convert serial data to internet data in order to improve the data transmission stability. Once doing these the host machine could free itself from heavy business，and the only thing it need to do is internet communication，so it can increase data width，service for computer monitoring system better.The paper designs a UART-network protocol converting interface. It is mainly engaged in protocol conversion between UART modules and internet modules. It mainly completes the control and the conversion of data storage between UART communication and internet. It can process a variety of data, and receive UART data stream from UART devices, then convert the data format that could transmit in internet. While the data frames come from internet will be analyzed, and then sended to UART devices coverted to UART data. The paper can be devided into two parts，which are hardware design and software design. Hardware selects STC89C52AD as controller , and UART processing module uses MAX485 to convert RS485 electric for UART. Internet control chip selects W5100 Hardware parts introduce control parts, power parts, internet transmission parts, UART transmission conversion detailedly. Software parts give a introduce of UART and UART communication, and the startup code implementation of system，driver of UART, main process and part codes of TCP/IP protocol stack, and test the function of results and system at last.Keywords : Interface UART-Network Protocol Convertion Industrial Ethernet Coal Mine Supervisory Control SystemThesis : Application Research1 绪论1 绪论1.1 课题背景及研究意义能源是经济发展、社会进步的主要物质基础，煤炭作为我国的主要能源，在经济全球化的今天发挥的作用显得尤为重要。
瓦斯控制系统设计
瓦斯控制系统设计说明书班级：______姓名：____ ____学校：_东北电力大学_瓦斯控制系统设计说明书要求：准确测量和显示瓦斯的浓度，其主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气等瓦斯浓度在4%以下是安全的，超过1%就很危险。
所以要控制通风系统的正常工作。
由于瓦斯气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对瓦斯气体的检测和报警是一项必要的工作。
瓦斯报警是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，避免不安全事故的发生，对现在采矿业的安全起着非常重要的作用。
此设计为一种低成本的可燃性气体报警器设计，能够监控矿井的瓦斯气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。
一、系统工作原理瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号，信号经过信号放大电路和A ／D转换电路进行放大、转换，然后送入主控制器单片机中进行数据处理。
一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时，则主控制器立即启动蜂鸣器报警。
二、总体设计框图本设计的瓦斯控制系统共由以下几个部分组成：声光报警图1 总体设计框图三、传感器传感器为能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
本设计中，由于瓦斯气体的主要成分是甲烷，所以气体传感器采用的是MQ-5，它适用于家庭或工业上对液化气，甲烷（天然气），煤气的监测装置。
它具有优良的抗乙醇，烟雾干扰能力，具有对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度；对乙醇，烟雾几乎不响应；快速的响应恢复特性；长期的使用寿命和可靠的稳定性；简单的测试电路等优点。
其结构和外形如图3所示。
图2 MQ-5的结构和外形MQ-5气敏元件的结构和外形如图3所示(结构A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
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第6卷 第2期 2010年4月 中国安全生产科学技术Journal of Safety Science and Technol ogyVol.6No.2 Ap r.2010文章编号:1673-193X(2010)-02-0141-05基于工业以太网的瓦斯监控系统设计李树刚1,徐竟天2,3,黄金星2(1.西安科技大学教务处,西安 710054)(2.西安科技大学能源学院,西安 710054)(3.西安石油大学电子工程学院,西安 710065)摘 要:以具有工业以太网接口的井下监控分站为核心,搭建从监控计算机到井下监控分站间完全基于工业以太网的瓦斯监控系统。
监控系统硬件选用两台数据采集计算机通过双机冗余方式专门采集数据,存入数据库服务器供其余监控计算机调用。
监控系统软件由专门数据采集软件King OPCServer、工业实时数据库KingH ist orian、工控软件Kingview6153组成了完全基于以太网网络的软件体系。
新型矿井瓦斯监控系统可以以最小成本实现对各类早期瓦斯监控系统的升级,将原100M bp s以上,更便于与I P视频电话系统、工业电视系统、人员安全检测系统、人员定位等系统的综合布设。
关键词:工业以太网;瓦斯;监控系统中图分类号:X924.3 文献标识码:AD esign of ga s m on itor ing system ba sed on industr ia l ethernetL I Shu2gang1,XU J ing2tian2,3,HUANG J in2xing2(1.Acade m ic Affairs D ivisi on,Xi’an University of Science and Technol ogy,Xi’an 710054,China)(2.Energy School,Xi’an University of Science and Technol ogy,Xi’an 710054,China)(3.School of Electr onic Engineering,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China)Abstract:U sed undergr ound sub2stati on with industrial Ethernet interface as core,putting up a gas monit oring sys2 te m based s olely on industrial Ethernet fr om monit or computers t o undergr ound sub2stati on.T wo data acquisiti on computers s pecially collected data int o the database by dual redundancy,and severed for the rest of monit or comput2 er.Contr ol syste m s oft w are was composed of s pecial data acquisiti on s oft w are King OPCServer,industrial real2ti m e database s oft w are KingH ist orian,industrial contr ol s oft w are Kingvie w6.53,and all s oft w are was based entirely Eth2 ernet net w ork.The ne w monit oring syste m can easily upgrade the old one at m ini m um cost,and i m p r ove trans m is2 si on rate t o above100Mbp s or even more.Besides,it can als o be easily combined with other syste m as I P video phone syste m,industrial T V syste m,pers onnel security detecti on syste m and pers onnel orientati on syste m.Key words:industrial ethernet;gas;monit oring syste m 收稿日期:2010202228 作者简介:李树刚(1963—),博士,教授。
1 引言目前我国最新的瓦斯监控系统的特点是系统通信干线普遍采用工业以太环网搭建[1～2]。
但目前瓦斯监控系统的核心设备井下监控分站一般只有RS485或CAN 总线接口,所以监控分站必须要通过一个以太环网与其他接口的转换设备才能接入工业以太环网中[3～5]。
虽然监控系统通信干线的传输速率为100M /1000M ,但是RS485或CAN 总线接口的可靠通信速率一般不超过5000bp s,由“木桶理论”可知,整个系统的通信速率是由其最小的通信速率决定的,所以监控计算机与监控分站等设备的通信速率一般最高也只能达到5000bp s 。
目前我国瓦斯监控系统通信示意图见图1。
图1 目前我国瓦斯监控系统通信示意图 本文在以前研究的具有工业以太网接口的井下监控分站的基础上[6],研究以此监控分站为核心,从监控计算机直到井下监控分站的完全基于工业以太网的瓦斯监控系统的硬件设计。
在硬件设计的基础上,研究以实时工业数据库为核心,完全基于工业以太网的瓦斯监控系统软件架构。
2 基于工业以太网的瓦斯监控系统硬件总体方案设计211 矿井概况欲安装瓦斯监控系统的矿井为高瓦斯矿井,建设规模510M t/a,瓦斯安全监测与生产监控合并。
矿井主井采用皮带运输,副井采用一对115t 单钩串车提升。
地面上有地面变电所、生产系统、提升机房、通风机房、空压机房等;井下有中央变电所、井下主排水泵房、井下水仓、工作面等,矿井示意图见图2。
212 瓦斯监控系统硬件设计基于工业以太网的瓦斯监控系统硬件结构示意图如图3所示,分为3个网络层次:信息层、控制层及设备层(图中3层以虚线分割)[7]。
图2 矿井示意图 信息层:通过TCP /I P 协议,将从控制层传递来的信息进行存储、显示、筛选和处理后显示在生产调度大屏幕、企业网页上,同时为管理软件提供必要数据。
控制层:包括全部的操作员站、工程师站和数据采集主机。
操作员站主要处理设备层井下监控分站传递来的各种信息,向井下监控分站输出控制指令。
工程师站对信息进行采集、处理、汇总,构成统一的数据存取模式。
对监控数据采用组态方法,为矿井生产调度用户创建形象、直观的生产动态监视画面,实时显示矿井生产工况和环境监测数据。
数据采集主机采用双机冗余方式,主要负责通过100M 工业以太网从具有以太网接口的井下监控分站采集数据,并将数据送入信息层的数据库服务器进行存储。
设备层:核心网络交换机具有3个1000M 工业以太环网接口和7个100M 工业以太环网接口。
其中2个1000M 以太网接口用于1000M 以太环网组网使用,构成井下1000M 工业以太环网,另一个1000M 以太网接口可以级联其他1000M 以太网网络。
7个100M 工业以太环网接口可以各接1个井下监控分站,将分布在各处的井下监控分站通过100M 工业以太网连接起来。
井下监控分站作为设备层核心设备,可以接驳各种型号的传感器及控制设备,如甲烷传感器、CO 传感器、风速传感器、温度传感器、负压传感器、开停状态传感器、动力开关、风门开闭状态传感器、断电馈电转换器等。
监控分站和各种传感器之间通过RS485数字串行总线、4220mA 模拟信号、数字信号等三种方式连接[8]。
由图3可见,整个瓦斯监控系统中信息层计算机之间采用普通100M 以太网连接,而监控层采用图3 瓦斯监控系统硬件结构1000M工业以太网连接,设备层部分采用1000M工业以太网连接,部分采用100M工业以太网连接。
由此可见,整个系统(从监控计算机到井下监控分站)都基于以太网之上,整个系统传输速率将达到100M,巡检速度将远小于秒级。
3 瓦斯监控系统软件方案设计基于工业以太网的瓦斯监控系统软件采用北京亚控公司的系列工控组态软件[9],搭建出完全基于工业以太网的软件体系,软件结构采用先进的B/S 模式。
311 方案用到主要软件介绍31111 KingH ist orian实时/历史工业库KingH ist orian是北京亚控科技最新推出的工业实时数据库产品,定位于企业一体化方案中的数据中心和应用平台,能够为企业的各级人员及时的提图4 瓦斯监控系统软件方案示意图供所需要的信息。
KingH ist orian具有单个服务器支持高达10万点、支持256个并发客户同时存储和检索数据,每秒检索单个变量超过30000条记录的强大功能,能够更好的满足高端客户对存储速度和存储容量的要求,满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。
31112 King OPCServer数据采集软件King OPCServer是北京亚控公司推出的专用数据采集软件,该软件户界面友好,具有强大的数据处理能力和各种设备驱动支持,数据采集高效稳定。
31113 组态王Kingvie w6153Kingvie w6153是北京亚控公司推出的一款工控组态软件产品,该软件在目前在国内组态软件中占有近70%的份额。
31114 II S510网页服务器软件II S510是微软公司W indows2000/XP操作系统自带的一种网页服务器软件,主要提供包括WWW 服务器、FTP服务器等,提供了强大的I nternet网页服务功能。
312 瓦斯监控系统软件设计基于工业以太网的瓦斯监控系统软件方案如图4所示。
在该方案以亚控公司KingH ist orian实时/历史工业库为核心,King OPCServer采集软件双机冗余将现场各个井下监控分站的数据采集存储进Kin2 gH ist orian数据库,其他Kingvie w6153开发版、运行版及Kingvie w f or W EB版等软件都从KingH ist orian 数据库读取数据,完成各自的显示、处理、控制、打印等功能。
・441・ 中国安全生产科学技术 第6卷 (1)在两台数据采集计算机上安装King OPC2 Server数据采集软件,通过1000M工业以太网,采用双机冗余的方式专门对各个井下监控分站的数据进行采集,采集到的数据通过1000M工业以太网存储进KingH ist orian工业实时数据库。