本实用新型专利技术公开了一种基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统。其特征是隔离式CAN总线网络与工业以太环网间采用网关进行协议转换，采用ADM3052进行隔离式CAN总线物理层收发器设计，CAN总线网络终端节点与移动变电站相互通信，将移动变电站的运行状态通过工业以太环网上传至地面服务器，进而对移动变电站进行连续、实时在线监控。本实用新型专利技术将隔离式CAN总线网络用于移动变电站的长距离串行通信，保障了煤矿恶劣环境中移动变电站监控的实时性和物理安全性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及煤矿安全生产监控领域，具体为ー种基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的矿用移动变电站监控系统。
技术介绍
近几年，随着国民经济的快速发展和基础设施建设步伐的加快，能源需求增长加速，煤炭产量也迅速增长。随着煤矿供电自动化的要求越来越高，各种井下设备需要实现在线监测，实时观察井下各种设备的运行状态并且要求能有效、快速对井下设备执行相应的控制操作，各种用电设备都必须设有智能检测终端，并通过网络与上位机进行通信。移动变 电站是ー种可移动的供电成套设备，用于把来自中央变电所的高压电能转变为低压电能，并向采区工作面生产机械驱动设备提供电能的移动式变配电装置，它的安全运行是整个采区工作面工作可靠性的必要条件。目前移动变电站监控系统信息集成能力不强，系统不开放、易成为“信息孤岛”。首先，矿用移动变电站所采用的通信接ロ多为RS-485，先进的采用CAN总线接ロ。但是不同厂家产品之间缺乏互操作性、互換性，因此可集成性差，不易于系统功能扩展。移动变电站之间及系统与外界之间难以实现信息交換。其次，矿用移动变电站在井下比较分散，若要集中监控，要用各自的通讯电缆将数据传输到地面，这会使矿井大量重复布线、资源浪费、安装维护工作复杂。再次，随着对煤矿供电安全可靠性要求，地面监控系统需要对数字式移动变电站的大量实时数据进行处理，并且要根据实时处理的结果进行跳合闸等操作，另外要将实时数据、历史记录传送到监控系统，用于数据显示和事故分析。而对RS-485或CAN总线，这些现场总线是设备级的低速数据总线，随着通信距离的増加传输速率会更低，已经成为信息传输的瓶颈。目前现代化矿井通信系统主要采用エ业以太环网作为通信骨干网，结合エ业现场总线网络和其它各种接入网络，形成ー个覆盖全矿井的监测、监控系统。基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统将隔离式CAN网络作为移动变电站与エ业以太环网间的接入通信系统，可保障煤矿恶劣环境中移动变电站监控的实时性和物理安全性，同时也保证了数据的高速传输。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，以实现煤矿移动变电站的无人值守。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，利用煤矿井下主干通信网络エ业以太环网，主干网采用TCP/IP协议进行网络通信，主干网通过エ业级交換机为全矿地面及井下各个子系统提供方便灵活的エ业以太网接ロ。隔离式CAN总线网络分布在井下，通过隔离式CAN驱动器在CAN协议控制器与物理层总线之间创建ー个完全隔离的接ロ，通过网关分段接入骨干网，实现井下主要工作区域的网络覆盖，将隔离式CAN总线网络节点与移动变电站相连，实现移动变电站的分布式移动监控。由于CAN总线系统通常用于连接多个移动变电站，铺设距离较长，因此总线和所连接的各系统之间的隔离非常关键。隔离可以防止CAN总线电缆网络与连接至总线系统之间的过压瞬变造成破坏，同时消除网络中的接地环路，減少信号失真和误差，并防止电压/接地失配影响电路。所述的基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于所述エ业以太环网为煤矿通信骨干网1000Mエ业以太环网，采用TCP/IP协议进行网络通信。所述的基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于所述骨干网接入网关完成CAN总线网络协议与TCP/IP协议间转换，实现CAN总线网络与主干环网间的无缝连接。所述的基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于所述网关以嵌入式单片机LPC2100为硬件控制核心，并结合嵌入式实时操作系统U C/ OS-II实现系统软件设计，充分发挥U C/0S-II在实时性、可靠性方面的优势，使移动变电站的监控更及时，更可靠。所述的基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，其特征在于所述隔离式CAN驱动器采用ADM3052，它是ー款隔离式控制器区域网络物理层收发器，集成隔离DC/DC转换器，符合ISO 11898标准。本技术的工作原理是针对矿用移动变电站与エ业以太环网的可靠，快速接入问题，设计基于隔离式CAN总线网络的移动变电站与エ业以太环网的接入通信系统，CAN总线网络与エ业以太环网采用网关进行协议转换，采用ADM3052进行隔离式CAN物理层收发器设计，CAN网络终端节点与移动变电站相互通信，将移动变电站的运行状态通过エ业以太环网上传至地面服务器，进而对移动变电站进行连续在线监控。本技术将隔离式CAN总线网络用于移动变电站的长距离串行通信，保障了煤矿恶劣环境中移动变电站监控的实时性和物理安全性。与已有技术相比，本技术有益效果体现在本技术采用隔离式CAN总线网络和エ业以太环网相结合实现移动变电站实时监控，其中隔离式CAN总线网络可以防止CAN总线网络与连接至总线系统之间的过压瞬变造成的破坏，同时消除网络中的接地环路，減少信号失真和误差，并防止电压/接地失配影响电路，保障了煤矿恶劣环境中移动变电站监控的实时性和物理安全性，同时也保证了高速传输数据。附图说明图I为本技术的煤矿エ业以太环网通信系统。图2为本技术的CAN总线网络。图3为本技术的隔离式CAN总线通信电路。图4为本技术的CAN标称比特时间。具体实施方式如图I所示，基于エ业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，由エ业以太环网I和隔离式CAN总线网络2组成。所述エ业以太环网I为煤矿通信骨干网=IOOOMエ业以太环网，采用TCP/IP协议进行网络通信。它除接入各种监测监控系统外，将有线IP电话、无线移动电话、人员定位系统、数字视频系统都接入网络。主干网通过エ业级交換机为全矿地面及井下各个子系统提供方便灵活的エ业以太网接ロ。地面调度控制中心通过服务器3完成煤矿各系统的监控、人员安全感知、设备健康状态感知等。所述CAN总线网络2分布在井下，通过网关4分段接入骨干网，实现井下主要工作区域的网络覆盖，将CAN总线网络节点与移动变电站相连，实现移动变电站的分布式移动监控。如图2所不与图3所不,本实施例中隔尚式CAN总线网络由骨干网接入网关4和隔离式CAN驱动器5构成。所述骨干网接入网关4完成CAN总线网络协议与TCP/IP协议间转换，实现CAN总线网络与主干环网间的无缝连接。所述网关4以嵌入式单片机LPC2100为硬件控制核心，并结合嵌入式实时操作系统UC/0S-II实现系统软件设计，充分发挥yC/OS-II在实时性、可靠性方面的优势，使移动变电站的监控更及时，更可靠。所述隔离式CAN驱动器5采用ADM3052，它是ー款隔离式控制器区域网络物理层收发器，集成隔离DC/DC转换器，符合ISO 11898标准。ADM3052采用ADI公司的iCoupler数字隔离技术，ADM3052CAN 收发器在4线CAN总线配置与微控制器之间提供5kVrms隔离，同时具有CAN总线规范所要求的物理层特性。在CAN协议控制器与物理层总线之间创建ー个完全隔离的接ロ。由于CAN总线系统通常用于连接多个移动变电站，铺设距离长，因此总线和所连接的各系统之间的隔离非常关键。隔离可以防止CAN总线电缆网络与连接至本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于工业以太环网和隔离式CAN总线的移动变电站监控系统，利用煤矿井下主干通信网络工业以太环网和隔离式CAN总线网络实现移动变电站实时监控，隔离式CAN总线网络分布在井下，通过隔离式CAN驱动器在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个完全隔离的接口，通过网关分段接入骨干网，实现井下主要工作区域的网络覆盖，将隔离式CAN总线网络节点与移动变电站相连，实现移动变电站的分布式移动监控。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲立国，黄友锐，唐超礼，徐善永，凌六一，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：实用新型
国别省市：
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