多功能监控器制造技术

本实用新型专利技术属于可燃性气体检测技术领域，涉及一种多功能监控器，用于煤矿井下安全监控，包括单片机，及与其相连的信号处理电路、显示电路和驱动电路。信号处理电路用于接收开关量或模拟量输入，其输出接到单片机，单片机的开关量输出信号经过驱动电路后输出，单片机的报警信号经过驱动电路连接到报警电路，所述多功能监控器还包括ＣＡＮ总线通讯电路，所述ＣＡＮ总线通讯电路用于与ＣＡＮ总线干线相连。通过使用本实用新型专利技术的监控器配接其它关联设备组网形成的煤矿安全监控系统，与现有其它系统相比在系统带宽、反应速度、可靠性、组网灵活性、系统效率、传输距离，节点容量，集成能力，兼容性及开放性等方面具有优势。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于煤矿井下安全监控的智能数字化监控设备。 技术背景长期以来我国煤矿安全监控系统主要采用主从式体系结构、时分制通讯和巡检的 传统方式，并配接模拟式传感器。这种方式已经越来越不能适应现代化矿井的信息采集、传 输、处理和现场控制的要求。近年来随着计算机网络技术的快速发展和应用，在通信、工业控制、生活等众多领 域都发生了革命性的变化。它同样影响和推动了监控系统技术的变革与发展，随之出现了 将网络技术应用到监控系统最底层的“现场总线”，因此这种现场总线也称为“现场网络”。 在众多现场总线中CAN_BUS是最早取得国际标准的，也是经过充分论证后被认为最适合煤 矿井下监控系统的一种现场总线技术。此外，CAN_BUS由于其自身卓越的性能和很高的性 价比，因而成为工控领域技术发展的一个热点，被公认为最有前途的几种现场总线之一。目前CAN_BUS在我国工业控制和自动化领域得到了大力推广，并为推动此领域的 信息化、现代化建设做出了重大贡献。
技术实现思路
本技术的目的是克服国内煤矿安全监控系统现有技术的不足，提供了一种带 有总线通信接口，数据传输可靠性高的监控设备。为此，本技术采用如下的技术方案—种用于煤矿井下安全监控系统的多功能监控器，包括单片机，及与其相连的信 号处理电路、显示电路和驱动电路。信号处理电路用于接收开关量或模拟量输入，其输出接 到单片机，单片机的开关量输出信号经过驱动电路后输出，单片机的报警信号经过驱动电 路连接到报警电路，其特征在于，所述多功能监控器还包括CAN总线通讯电路，所述CAN总 线通讯电路用于与CAN总线干线相连，从而实现以下功能多功能监控器与挂在CAN总线干 线上的甲烷传感器之间的通讯、对包括通风机在内的外接设备的远程监测与控制，以及与 地面中心站计算机之间的通信。作为优选实施方式，所述的监控器为本质安全型设备，壳体为ABS阻燃、防静电工 程塑料制成，线路板采用贴片焊接工艺。本技术是由电源扩展控制器或总线扩展器中的本安电源供电的，以单片机为 核心的用于煤矿井下安全监控系统的多功能监控器。该监控器负责监测煤矿井下风机设备 的开停信号，同时接收总线上关联的甲烷传感器数据和控制命令。随后对这些数据进行分 析处理，并按照煤矿井下风电甲烷闭锁规程的要求经CAN_BUS向远程执行机构发送断电、 风机闭锁等控制信号。此外该设备还可将相关数据通过总线主动上传至地面中心站计算 机。主要优点如下[1]智能型全数字监控设备通过主动监听和被动接收两种方式实现对总线上多个关联设备数据的获取。经过 数据分析处理后，按照一定的控制原则及时输出报警、断电控制信号。并可经总线将相关信 息即时上传地面中心站计算机。[2]创新的数据传输模式在国内煤矿安全监控系统中首次采用现场设备监测数据主动上传、多主竞争的通 信方式，摒弃了传统低效的主从巡检模式。这种创新的数据传输方式最大限度地降低了总 线数据流量，极大地提升了系统的通信效率，保证了监控系统数据采集的实时性。[3]低功耗技术该产品使用Microchip公司的低功耗微控制器作为核心单元，辅之以有效的电源 管理，在提升电源使用效率的同时极大地降低了功耗，符合节能环保的潮流。[4]本地断电控制位于现场底层的CAN_BUS甲烷传感器可以直接通过总线与多功能监控器建立关 联，从而传感器数据无需经中心站计算机或分站设备转发即可传送至该设备，进而输出断 电控制。这样减少了中间环节，真正实现了本地控制。[5]灵活的远程和本地参数设置中心站计算机可以经总线与系统中的多功能监控器建立通信联系，从而实现对其 进行远程参数设置。同时也可使用红外遥控器在本地对其进行参数设置。[6]抗干扰与可靠性设计本产品对pcb板合理布局、对电路精心设计，采取了掉电监测、WDT监控、Flash参 数保存、canjxis过压保护等措施。同时在软件上精心优化，使最终产品具有很强的抗干扰 能力与可靠性，充分满足煤矿井下恶劣的现场环境。此外由于canjxis本身的优良特性，使得can节点具有故障自动闭锁功能。当由 于意外因素导致多功能监控器发送数据失败累计超过一定次数后，该设备自动脱离总线， 从而不会对总线上其它设备的正常通信造成任何影响！同时canjxis局部网络具有独立运行能力。当网络某处发生故障时，其它局部网 络可以继续正常运行，从而极大地提高了网络的可靠性.附图说明图1本技术的监控器的结构框图。图2风电甲烷闭锁系统结构示意图。具体实施方式本技术是一种应用于国内煤矿安全监控系统中的位于现场最底层的CAN_BUS 数字化监控设备，主要用于掘进工作面、采煤工作面和回风区域内的风电甲烷闭锁控制和 模拟量、开关量的信号采集与控制信号输出。同时具有向中心站计算机上传数据、接收并执 行远程指令的功能。通过使用该设备与相关传感器组网形成的煤矿安全监控系统与国内现 有其它系统相比在系统带宽、反应速度、可靠性、组网灵活性、系统效率、传输距离，系统节 点容量，集成能力，兼容性及开放性等方面具有很大优势。监控器是由壳体、线路板组件、显示板、光报警、蜂鸣器、出线装置等零部件组成。壳体采用ABS阻燃、防静电工程塑料。具有阻燃、防静电、抗冲击、重量轻、安装方便等特点， 线路板采用贴片焊接工艺。图1为本技术监控器的电路原理结构框图。一种用于煤矿井下安全监控系统 的多功能监控器，包括单片机，与其相连的信号处理电路、显示电路和驱动电路，信号处理 电路用于接收开关量或模拟量输入，其输出接到单片机，单片机的开关量输出信号经过驱 动电路后输出，单片机的报警信号经过驱动电路连接到报警电路，此外，本技术还包括 CAN总线通讯电路，CAN总线通讯电路用于与CAN总线干线相连，从而实现以下功能该监控 器与挂在CAN总线干线上的甲烷传感器之间的通讯、对包括通风机在内的外接设备的远程 监测与控制，以及与地面中心站计算机之间的通信。主要技术参数防爆型式矿用本质安全型；防爆标志=ExibI工作条件(a)温度0 +40°C ；(b)相对湿度< 98% (+25 0C )； (c)大气压力80 116kPa。(d)煤矿井下爆炸性气体环境供电电源KDK_600/18电源扩展控制器或KJ86-U总线扩展器或KJ86-J传输接口 供电工作参数(a)工作电压范围=DCllV 19V ；(b)本安参数:Ui :DC18. 9V ；Ii :80mA ；Ci :0· InF ；Li =OmH0输入信号(a)开关量信号8路无源触点信号输入；(b)模拟量信号3路1 5mA电流信号输入和4路甲烷传感器CAN总线信号输 入。(c)输出信号6路高、低电平开关量输出。传输信号与传输距离(a) CAN_BUS 信号，波特率为 5k bps。(b)监控器与交换机之间的传输距离IOkm ；(c)监控器与传感器之间的传输距离2km。报警功能报警声级强度大于SOdB ；光报警在黑暗20m处清晰可见。显示功能液晶带背光显示。4个甲烷传感器地址、浓度值；开关量输入状态；开关 量输出状态；监控器工作状况。本监控器实现的风电甲烷闭锁结构如图2所示，功能如下(a)掘进工作面甲烷浓度达到或超过1. 0% CH4时，声光报警；掘进工作面甲烷浓 度达到或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能监控器，用于煤矿井下安全监控，包括单片机，及与其相连的信号处理电路、显示电路和驱动电路，信号处理电路用于接收开关量或模拟量输入，其输出接到单片机，单片机的开关量输出信号经过驱动电路后输出，单片机的报警信号经过驱动电路连接到报警电路，其特征在于，所述多功能监控器还包括ＣＡＮ总线通讯电路，所述ＣＡＮ总线通讯电路用于与ＣＡＮ总线干线相连，位于现场底层的ＣＡＮ＿ＢＵＳ甲烷传感器直接通过总线与多功能监控器建立关联，中心站计算机经总线与多功能监控器建立通信联系。

【技术特征摘要】
一种多功能监控器，用于煤矿井下安全监控，包括单片机，及与其相连的信号处理电路、显示电路和驱动电路，信号处理电路用于接收开关量或模拟量输入，其输出接到单片机，单片机的开关量输出信号经过驱动电路后输出，单片机的报警信号经过驱动电路连接到报警电路，其特征在于，所述多功能监控器还包括CAN总线通讯电路，所述CA...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉刚，郝冀峰，
申请(专利权)人：天津中煤电子信息工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]