矿井供电监测监控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供的矿井供电监测监控装置，其包括：模拟量采集电路、开入开出电路、通信接口电路、存储接口电路、低通滤波电路、人机界面、隔离驱动电路、主控单元、装置电源模块，其特征是：模拟量采集电路将三相交流信息经PT、CT传输到装置接口端子，经隔离变换后转换成实时电信号再经低通滤波电路和数模转换电路传输到微处理单元，可实现模拟信息的采集工作，同时可通过开入开出模块实现对开关状态的实时控制，对不同开关的模拟量的监测是通过通信接口的传输完成的，主要是在传统的“点保护”基础上设置了防供电故障“越级跳闸”的保护算法，同时可在人机界面进行操作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供的矿井供电监测监控装置，其包括：模拟量采集电路、开入开出电路、通信接口电路、存储接口电路、低通滤波电路、人机界面、隔离驱动电路、主控单元、装置电源模块，其特征是：模拟量采集电路将三相交流信息经PT、CT传输到装置接口端子，经隔离变换后转换成实时电信号再经低通滤波电路和数模转换电路传输到微处理单元，可实现模拟信息的采集工作，同时可通过开入开出模块实现对开关状态的实时控制，对不同开关的模拟量的监测是通过通信接口的传输完成的，主要是在传统的“点保护”基础上设置了防供电故障“越级跳闸”的保护算法，同时可在人机界面进行操作。【专利说明】矿井供电监测监控装置
本技术属于自动化
，涉及一种矿井供电监测监控装置。
技术介绍
我国自主研发的多种监控系统对改善煤矿安全生产状况起到了积极作用，通过对井下环境参数的分析，为事故发生的可能性提供数据资料，以便于对将要发生的事故采取防范措施；对即将发生的事故及时给予报警，自动实现断电，以避免事故的扩大化；在发生事故时，及时给出逃生路线，为实施救援提供信息。但是很多监控系统在实际应用中存在着很多弊端，由于不同系统的监控相互独立，兼容性差，而且网络化的监控系统由于采用不同的通信和信息交换标准，很难做到信息共享和统一管理。充分利用先进性的信息化手段和工业监控技术，加快矿井机械化、自动化和信息化建设，解决我国煤矿安全生产中的共性、关键性难题，是改善我国煤矿安全状况的重要手段和推动煤矿安全生产工作的有力措施。 因此，该研究针对煤矿监测监控技术中存在的问题，选择煤矿安全自动检测、监控及管理系统作为主要研究内容是非常必要的。采用协议转换机制，可同时传输RS-485以及CAN接口信息，并对不同的串口协议进行统一。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术以其体积小、可靠性高、功耗小等特点获得了广泛的发展空间。 本研究中设计的供电系统监测监控装置就是基于ARM的井下网络智能分站，采用32位处理器LPC2148，并嵌入了实时操作系统μ C/OS -1I和开放的TCP/IP通信协议。它提高了系统的处理速度，而且具有良好的兼容性。其成果对提高安全检测、监控的自动化、信息化水平，增强煤矿安全调度指挥、管理决策能力具有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种矿井供电监测监控装置。解决了现有技术中存在的系统兼容性差，通讯协议无法统一，通信接口单一，硬件设计复杂，体积大、可靠性差，功耗大等问题。 本技术的技术方案是矿井供电监测监控装置，其包括:模拟量采集电路、开入开出电路、通信接口电路、存储接口电路、低通滤波电路、人机界面、隔离驱动电路、主控单元、装置电源模块，其特征是:模拟量采集电路将三相交流信息经PT、CT传输到装置接口端子，经隔离变换后转换成合理的电信号再经低通滤波电路和数模转换电路传输到微处理单元，可实现模拟信息的采集工作，同时可通过开入开出模块实现对开关状态的实时控制，对不同开关的模拟量的监测是通过通信接口的传输完成的，最终可在人机界面进行操作。 所述的模拟量采集电路主要是变换器。每块模拟量采集板都由3组电压\电压变换器LCTV52CF和四组电流\电压变换器LCTA51BF组成。电压互感器采用型号TR1176-4C，保护电流互感器采用TR0176-4C，测量电流互感器采用TR0176-4C。 所述的开入电路是将开关的电量信息或者位置信息由继电器传输，所用继电器型号为NC4D - JP,开出电路是对控制量进行操作，所用继电器型号为DSP2a — L2。 所述的逆变电路是三相全桥逆变电路，由六个IRGB20B120UD-EP型号的绝缘栅双极型晶体管组成。 所述的通信接口电路是与各智能模块信息传输的关键电路，该总线电路由MAX485CSA芯片和2个120 Ω组成，为信息准确、稳定，在设计中添加了光电隔离器和瞬态抑制二极管，型号分别为6N137和SMBJ5.0CA。 所述的存储接口电路的核心芯片是铁电存储器AT24C256。 所述的隔离驱动电路是有光电隔离器、电磁吸收器等。主要芯片有6N137、TLP521、TAIYO-DDLCZFBM 等。 所述的电源模块型号为VFB1215MP。 所述的主控单元分为任务管理和信息处理两大部分，前者采用芯片ARM7LPC2148，后者采用芯片TMS320F28335。 本技术的有益效果是为了使矿井设备层的电量信息能实时、准确的传输到中枢决策层，汇集不同协议的设备信息，并且在传统保护的基础上增设了防越级跳闸保护功能，本设计在RS-485接口电路中选用双向TVS，型号为SMBJ5.0CA，可在正方方向吸收瞬时大脉冲功率，保护通信信号，同时采用高速光耦合器，有效抑制了信号干扰。本系统采用ARM7LPC2148与TMS320F28335协同运行，ARM7可实现多任务的管理，DSP28335在处理传统保护的基础上可实现多Agent的防越级跳闸的保护。人机接口模块由TFT1289真彩液晶显示器和4X4按键组成，用来输入和显示系统工作的参数，实现可视化。 【专利附图】【附图说明】 图1是矿井供电监测监控装置整体控制框图； 图2是矿井供电监测监控装置模拟量采集图； 图3是铁电存储器AT24C256接口电路图； 图4是RS-485总线通信模块； 图5是两种报文帧格式图。 【具体实施方式】 矿井供电监测监控装置，其包括:模拟量采集电路、开入开出电路、通信接口电路、存储接口电路、低通滤波电路、人机界面、隔离驱动电路、主控单元、装置电源模块，其特征是:模拟量采集电路将三相交流信息经PT、CT传输到装置接口端子，经隔离变换后转换成合理的电信号再经低通滤波电路和数模转换电路传输到微处理单元，可实现模拟信息的采集工作，同时可通过开入开出模块实现对开关状态的实时控制，对不同开关的模拟量的监测是通过通信接口的传输完成的，最终可在人机界面进行操作。 矿井供电监测监控装置整体控制框图和主电路原理图如图1和图2所示。该信息监测装置主要由ARM微控制器、存储器单元、键盘接口、LCD显示模块、通信模块等部分组成，如图1所示。微控制器采用NXP公司的支持实时仿真的ARM7TDM1-S芯片LPC2148，将基于ARM处理器的嵌入式系统应用于矿井监测装置中，具有集成度高、运行速度快、实时性强等特点。LPC2148内部集成了 512KBFLASH和32KBRAM，在此外接非易失性铁磁存储器AT24C256，提高了信息安全可靠性。人机交互与液晶显示模块主要实现参数输入和显示界面的人机操作。由于受矿井环境的影响，因此对RS-485总线的硬件设计提出了新的抗干扰措施。 主控单元是基于一个支持嵌入式跟踪32/16位ARM7TDM1-S CPU的微控制器，有高速FLASH存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟下运行。 在保护算法与数据处理方面，DSP28335具有强大的功能，在进行模拟量采集时，主要有两种，如图2所示: 电压信号采集 三相交流电压信号通过PT取出所需电压信号，而后通过三组LCTV52CF变换成 7.07V的电压信号，经低通本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿井供电监测监控装置，其特征包括：模拟量采集电路、低通滤波电路、隔离驱动电路、主控单元、存储接口电路、开入开出电路、装置电源模块、人机界面、通信接口电路，其特征是：模拟量采集电路采集到三相交流电压、电流信号，该信号经低通滤波电路、隔离驱动电路，通过AD转换模块后输入到主控单元，主控单元与存储接口电路经IIC总线实现信息记录，并通过开入开出电路对被控设备进行操作， 装置中所有电路的电源均由电源模块提供，能通过人机界面进行操作，该装置与各设备间通过通信接口电路实现信息共享与命令传输。2．根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的模拟量采集电路由互感器采集三相电压、电流信息，信号经变换器转变成符合要求的电信号，其中电压互感器采用型号TR1176‑4C，保护电流互感器采用型号TR0176‑4C，测量电流互感器采用型号TR0176‑4C，电压\电压变换器采用型号LCTV52CF，电流\电压变换器采用型号LCTA51BF。3. 根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的隔离驱动电路是有光电隔离器、电磁吸收器，主要芯片有6N137、TLP521、TAIYO‑DDLCZFBM。4. 根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的主控单元由实现任务管理的ARM7LPC2148芯片和实现信息处理的TMS320F28335芯片两大部分构成。5. 根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的存储接口电路的核心芯片是铁电存储器AT24C256。6．根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的开入开出电路分别是由型号为NC4D－JP的开入继电器和型号为DSP2a－L2的开出继电器与被控设备连接，实现开关状态监视和远程控制功能。7. 根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的电源模块型号为VFB1215MP。8. 根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的人机界面是由TFT1289真彩液晶显示器和4×4按键组成。9．根据权利要求1所述的矿井供电监测监控装置，其特征是：所述的通信接口电路是与各智能模块信息传输的关键电路，该接口电路将主控单元的收发端经型号为6N137的隔离器与型号为MAX485CSA的控制芯片相连，再经过型号为SMBJ5.0CA的瞬态抑制二极管与RS‑485端口连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王方，孙鹏，张晨，王永，
申请(专利权)人：王方，
类型：新型
国别省市：陕西;61