智能化煤矿瓦斯监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及煤矿井下瓦斯监控技术领域，尤其涉及一种智能化煤矿瓦斯监控系统，解决现有瓦斯监控系统采用有线监控存在诸多缺陷的问题，包括若干现场传感器，还包含微处理器、现场执行机构显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机，各个现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射接收器通信，微处理器的信号输出端经过D/A转换后对现场执行机构进行控制，微处理器的信号输出端与模糊控制器、工业控制计算机、显示模块、报警器以及存储器采用CAN总线传输数据。结合模糊控制技术，采用无线数据传输技术，设计简单、实用性强、还具有良好的稳定性和可靠性，使煤矿瓦斯监控在智能化、自动化方面的优化改造得到了极好的硬件支持。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤矿井下瓦斯监控
，尤其涉及一种智能化煤矿瓦斯监控系统。
技术介绍
在煤矿井下作业，由于受地质条件、环境及有毒有害气体的影响，各种矿难事故频频发生，对生命与财产造成了严重的破坏性。特别是瓦斯，瓦斯是贮存在煤层中的烃类气体，主要成份为甲烷，是易燃易爆的气体，对煤矿安全生产有着重大的威胁。为了保障工作人员的生命安全，需要对煤矿瓦斯的浓度进行实时监控。目前，煤矿瓦斯监控系统主要采用有线监控方式，由于井下工况条件十分恶劣，有线系统经常会产生故障，在工作面推进时布线维护困难，智能化程度较低，成本也较高，受干扰影响较大，尤其在解决实时控制问题上显得力不从心。
技术实现思路
本技术为了解决现有瓦斯监控系统采用有线监控存在诸多缺陷的问题，提供了一种智能化煤矿瓦斯监控系统，通过模糊控制器可根据专家经验自动控制，具有智能性和稳定性高等优点。本技术是采用如下技术方案实现的:智能化煤矿瓦斯监控系统，包括若干设置于井下用于实时采集环境参数信号并将其转换为电信号的现场传感器，还包含微处理器、现场执行机构显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机，各个现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射接收器通信，微处理器的信号输出端经过D/A转换后对现场执行机构进行控制，微处理器的信号输出端与模糊控制器、工业控制计算机、显示模块、报警器以及存储器采用CAN总线传输数据。所述的现场传感器包括高度传感器、水位传感器、压力传感器、温度传感器、沼气传感器、开停传感器、阀位传感器。所述的微处理器由主控制器和从控制器组成，均采用W77E58单片机。所述的模糊控制器采用日本岛电SR94，显示模块采用DST2001PHTFTLCD薄膜晶体管液晶显示模块，报警器采用HSG-V型声光报警器。所述的存储器由参数数据存储器和采样数据存储器组成，其中参数数据存储器采用EEPROM芯片X5045，采样数据存储器采用非易失性随机访问存储器N0VRAM。采用本技术的结构设计，智能化煤矿瓦斯监控系统主要由微处理器、现场传感器、现场执行机构、红外发射接收器、CAN总线通信模块、显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机等组成。首先各种现场传感器将现场信号转换为相应的电信号，微处理器完成对输入信号采样的控制以及对数据的处理，并根据处理结果完成对现场执行机构的控制，同时，与模糊控制器、工业控制计算机、显示模块、报警器实现数据通信，将数据上传和显示。一旦数据达到预先设置值，报警电路启动；显示模块由四位显示屏、八位显示屏、开关量显示板和时间板组成，可方便提醒工作人员；模糊控制器比PID控制器具有高度的智能性，控制精度高，它可以根据专家经验自动调节，对于复杂的控制系统具有良好的控制效果;传感器与微处理器之间采用红外通信，微处理器与工业控制计算机之间采用CAN总线通信。与现有技术相比，本技术结合模糊控制技术，采用无线数据传输技术，设计简单、实用性强、还具有良好的稳定性和可靠性，使煤矿瓦斯监控在智能化、自动化方面的优化改造得到了极好的硬件支持，由此保证了综合防灾抗灾能力的有效增强，安全事故隐患极大减少，具有了真正意义上的硬件保障，从而能使井下安全生产得到保障，可广泛应用于煤矿井下各类巷道、工作面切眼或其他矿山、隧道等需要安装使用的地点。【附图说明】图1为本技术的系统控制原理图。【具体实施方式】智能化煤矿瓦斯监控系统，包括若干设置于井下用于实时采集环境参数信号并将其转换为电信号的现场传感器，还包含微处理器、现场执行机构显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机，各个现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射接收器通信，微处理器的信号输出端经过D/A转换后对现场执行机构进行控制，微处理器的信号输出端与模糊控制器、工业控制计算机、显示模块、报警器以及存储器采用CAN总线传输数据。压力传感器采用GPD60矿用压力传感器，它是集压力检测、数据显示、数据通信为一体的新型矿用传感器，它具有体积小、结构简单、操作方便、低功耗、工作可靠、稳定性好、精度高、易于实现和后续数据处理利用功能强等特点。当传感器与微处理器通信不正常时，微处理器可根据具体情况发出相应的报警信号。由于微处理器要求的通信通道较多，并希望得到高的实时性，故采用两个微处理器协调工作，一个微处理器做主控制器，完成大部分数据采集、处理和通信工作；另一微处理器作为从控制器，协同主控制器工作，两个控制器均采用W77E58单片机，它与标准的8051相兼容的全新核心的微处理器，在相同的周期里执行8051的指令比最初的8051快1.5-3倍，电源消耗也做了改进采用静态CMOS设计，可以工作于较低的时钟频率下，32K的EEPROM程序段和IK的外部SRAM可以省去外部的扩展存储器，并可以为用户保留更多的引脚。两个控制器完成对输入信号采样的控制以及对数据的处理，并根据处理结果完成对现场执行机构的控制，同时，与模糊控制器、工业控制计算机、显示板、时间板通过CAN总线实现数据通信，将数据上传和显示。系统可对监测参数设置报警值和断电值，一旦数据达到预先设置值，报警电路启动，相应信号闪烁，提醒工作人员及时处理；显示模块由四位显示屏、八位显示屏、开关量显示板和时间板组成，可方便提醒工作人员;模糊控制器采用日本岛电SR94，它比PID控制器具有高度的智能性，控制精度高，它可以根据专家经验自动调节，对于复杂的控制系统具有良好的控制效果;现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射器SC50462和接收器通信，微处理器与工业控制计算机之间采用CAN总线通信;该系统有大量的重要数据需要断电保存，这些数据可分为两类，一类是一些需设置的参数，这些参数要求系统掉电后重启后无需重新设置，该类数据的储存采用EEPROM芯片X5045，它是一种3合I功能芯片，其具有EEPR0M、电压跌落检测、看门狗复位，是兼有存储监测单片机系统的最佳选择；另一类是当系统与上位计算机通信中断时，要储存的两个小时采样数据，该类数据的存储采用非易失性随机访问存储器NOVRAM;显示模块采用的是DST2001PH TFTLCD薄膜晶体管液晶显示模块，采用16位真彩显示，320*240的分辨率，自带触摸屏，可作为控制输入;HSG-V型声光报警器为全不锈钢防爆设计，采用专用IC电路，超亮发光管，具有工作稳定使用寿命长的特点，可与各种气体检测设备配套构成监测报警系统。结合附图进一步说明本技术的智能化煤矿瓦斯监控系统设计方法，如图1所示，系统工作时，首先，各种现场传感器采集各样的数据信息，并将其转换为相应的电信号，通过红外遥控发射接收器传递给微处理器，一方面将处理后的数据输出经过D/A转换后对现场执行机构进行控制；另一方面，将数据进行存储和显示，并将数据上传给模糊控制器和工业控制计算机，模糊控制器可根据专家经验判断数据信息是否超限，如果超限，自动启动声光报警。【主权项】1.一种智能化煤矿瓦斯监控系统，其特征是包括若干设置于井下用于实时采集环境参数信号并将其转换为电信号的现场传感器，还包含微处理器、现场执行机构显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机，各个现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射接收器通信，微处理器的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化煤矿瓦斯监控系统，其特征是包括若干设置于井下用于实时采集环境参数信号并将其转换为电信号的现场传感器，还包含微处理器、现场执行机构显示模块、报警器、存储器、模糊控制器、工业控制计算机，各个现场传感器与微处理器之间采用红外遥控发射接收器通信，微处理器的信号输出端经过D/A转换后对现场执行机构进行控制，微处理器的信号输出端与模糊控制器、工业控制计算机、显示模块、报警器以及存储器采用CAN总线传输数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范子荣，
申请(专利权)人：山西大同大学，
类型：新型
国别省市：山西;14