基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，包括有地面微机管理系统、嵌入式监控分站、智能电力装置，地面微机管理系统包括有以太网通信接口、监控主机，监控主机直接与以太网通信接口、CAN通信接口相连；地面微机管理系统的监控主机与嵌入式监控分站之间采用CAN现场总线和以太网两种通讯方式进行通讯，嵌入式监控分站与智能电力装置之间采用RS-485的通讯方式进行通讯。本实用新型专利技术不仅可以监测供电系统的运行方式和有关的电气参数、电气设备的工作状态，并且可以对全矿所有的供电设备进行动态管理，极大地提高了煤矿电网的管理水平和设备的使用效率，有利于煤矿的安全生产。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及
，尤其涉及一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统。
技术介绍
随着煤矿现代化程度的不断提高和井下供电距离的增加，煤矿井下电力系统设备运行的可靠性、连续性和安全性成了煤矿安全生产的关键之一。早期以PC和PLC为代表的计算机技术己在我国煤炭行业得到广泛的应用。目前煤矿供电系统计算机应用主要体现在煤矿井上变电所的微机保护、微机管理、微机检测等方面，并取得了较好的应用效果。然而，与此相比煤矿井下采区变电所主要为采煤、通风、掘进、运输、排水等重要生产环节服务[1_4]，由于这些工作场所地质条件复杂，存在瓦斯煤尘积聚、滴水冒顶事故等事件，会使电气设备绝缘强度逐渐降低，容易出现漏电及单相接地等一系列故障。这类故障若不及时排除，会导致电网各相线长期运行在线电压下，以致绝缘击穿，甚至发生两相或三相短路事故。发生故障时产生的电弧能量会引起瓦斯、煤尘爆炸，直接危及人身安全和矿井生产。所以，对煤矿井下供电系统实时监控显得十分重要了。另外，由于矿井下需要监控的区域广、监控点分散、监控的对象种类繁多，需要花费大量的人力、物力和财力进行设备的管理和维护，而维护人员不足、维护手段落后己成为管理中的薄弱环节。而且这类事件的发生几率较小，并具有随机性和不确定性，传统的监控系统方法不能在线监测现场所有的设备运行状态，及时进行故障诊断，提前将故障排除，而是等到设备瘫痪后才进行故障诊断，为此将增加维修的难度，有可能使此设备由于没有及时抢修而报废，设备停止运行会影响整个生产线的工作，而且大部分事故是由于这些隐患而发生的。鉴于此，本技术设计了出基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，该系统通过嵌入式监控分站作为中继站，来提高系统采集数据的速度和缩短系统巡测周期，从而提高系统的整体性能，在整个系统结构中起着承上启下的作用。智能电力装置面向现场电力设备进行实时数据采集。嵌入式监控分站设计了 CAN总线通信接口、以太网通信接口和RS-485及RS — 232串口，这样就形成了两层网和多级控制的监控系统。即通过CAN总线连接到地面监控主机，以太网通信接口连接到Intranet和Internet上，同时通过RS-485与智能电力装置进行通信。
技术实现思路
本技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种不仅可以监测供电系统的运行方式和有关的电气参数、电气设备的工作状态，并且可以对全矿所有的供电设备进行动态管理的基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，极大地提高了煤矿电网的管理水平和设备的使用效率，有利于煤矿的安全生产。本技术是通过以下技术方案实现的:一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，其特征在于:包括有地面微机管理系统、嵌入式监控分站、智能电力装置，所述的地面微机管理系统包括有以太网通信接口、监控主机、多个网络计算机，多个网络计算机与监控主机通过局域网进行通信，监控主机直接与以太网通信接口、CAN通信接口相连；所述的嵌入式监控分站采用AT91RM9200为核心处理器，AT91RM9200内置有存储单元、通信接口、输入输出单元、人机接口、支撑电路、电源及掉电保护单元；所述智能电力装置采用16位单片机80C196KB作为核心部分，单片机80C196KB连接有电源模块、输入输出光电隔离模块、RS-485通信接口、液晶显示及键盘电路、报警电路；地面微机管理系统的监控主机与嵌入式监控分站之间采用CAN现场总线和以太网两种通讯方式进行通讯，嵌入式监控分站与智能电力装置之间采用RS-485的通讯方式进行通讯。所述的基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，其特征在于:所述嵌入式监控分站的AT91RM9200内置的存储单元包括8MB的Flash、32MB的SDRAM和512KB的I2CEEPROM ;通信接口包括有以太网接口、2路CAN接口、RS_232接口、RS_485接口、USB Device接口和Host接口 ；输入输出单元包括32路1/0、8路A/D、2路D/A和2路PWM ;人机接口包括4个7段LED，一个4x4键盘及I个64 X 128的IXD显示接口 ；支撑电路包括晶振、PLL和复位电路；电源及掉电保护单元提供系统需要的5V、3.6V、1.8V电压和实时时钟掉电保护。所述的基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，其特征在于:所述嵌入式监控分站还可以通过以太网通信接口连接到Intranet和Internet上,进行远程监控。本技术的优点是:本技术研究了基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统来监控井下电力设备，使得地面监控调度中心的管理人员就可以直接对井下设备进行实时监控，不仅能直观的监测和记录井下电力系统设备的工作状况及安全生产情况，而且能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手资料。同时能实现井下中央变电所、采区变电所的集中管理和无人值守，对于提高供电系统的可靠性和经济运行指标，促进采区供电系统管理的科学化、现代化，有着非常重要的现实意义，是现代化矿井安全生产监控系统的发展方向。附图说明图1为本技术的结构示意框图。图2为嵌入式监控分站设计整体框图。图3为嵌入式监控分站通信接口连接框图。图4为智能电力装置总体框图。具体实施方式如图1所示，一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，包括有地面微机管理系统1、嵌入式监控分站2、智能电力装置3，地面微机管理系统I包括有以太网通信接口 4、监控主机5、多个网络计算机，多个网络计算机与监控主机5通过局域网进行通信，监控主机5直接与以太网通信接口 4、CAN通信接口相连；地面微机管理系统I的监控主机5与嵌入式监控分站2之间采用CAN现场总线和以太网两种通讯方式进行通讯，嵌入式监控分站2与智能电力装置3之间采用RS-485的通讯方式进行通讯。各智能电力装置3相互独立，并行工作，嵌入式监控分站2的各变电所分站也相互独立，互不影响。所以整个系统结构为DCS分布式计算机监测系统，工作可靠高效；分站带备用电池，保证在井下各配电装置出现故障时，系统都能继续可靠工作。地面微机管理系统I主要任务是对整个井下采区变电所的信息进行存储和处理，并通过先进友好的人机界面实现所有采区变电所的监控及管理。只有监控主机5可以对井下设备变电所内配电设备进行人工控制操作，它直接与通信接口相连，进行数据采集和控制输出，其它计算机可通过局域网可显示部分或全部监控画面和数据，但不能进行控制操作。如图2、3所示，嵌入式监控分站2是本系统设计的核心，其通过网络信息通道收集各前置智能电力终端的上传信息，并传达到地面微机管理系统I的监控主机5，同时下传监控主机5下达的控制和调整命令给所有与它相连的智能电力装置3。嵌入式监控分站2还可以通过以太网通信接口连接到Intranet和Internet上，实现远程监控。嵌入式监控分站采用AT91RM9200为核心处理器，AT91RM9200内置有存储单元、通信接口、输入输出单元、人机接口、支撑电路、电源及掉电保护单元；存储单元包括8MB的Flash、32MB的SDRAM和512KB的I2C EEPROM ;通信接口包括有以太网接口、2路CAN接口、RS-232接口、RS-485接口、USB Devi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，其特征在于：包括有地面微机管理系统、嵌入式监控分站、智能电力装置，所述的地面微机管理系统包括有以太网通信接口、监控主机、多个网络计算机，多个网络计算机与监控主机通过局域网进行通信，监控主机直接与以太网通信接口、CAN通信接口相连；所述的嵌入式监控分站采用AT91RM9200为核心处理器，AT91RM9200内置有存储单元、通信接口、输入输出单元、人机接口、支撑电路、电源及掉电保护单元；所述智能电力装置采用16位单片机80C196KB作为核心部分，单片机80C196KB连接有电源模块、输入输出光电隔离模块、RS?485通信接口、液晶显示及键盘电路、报警电路；地面微机管理系统的监控主机与嵌入式监控分站之间采用CAN现场总线和以太网两种通讯方式进行通讯，嵌入式监控分站与智能电力装置之间采用RS?485的通讯方式进行通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于以太网的嵌入式煤矿井下电力安全监控系统，其特征在于:包括有地面微机管理系统、嵌入式监控分站、智能电力装置，所述的地面微机管理系统包括有以太网通信接口、监控主机、多个网络计算机，多个网络计算机与监控主机通过局域网进行通信，监控主机直接与以太网通信接口、CAN通信接口相连；所述的嵌入式监控分站采用AT91RM9200为核心处理器，AT91RM9200内置有存储单元、通信接口、输入输出单元、人机接口、支撑电路、电源及掉电保护单元；所述智能电力装置采用16位单片机80C196KB作为核心部分，单片机80C196KB连接有电源模块、输入输出光电隔离模块、RS-485通信接口、液晶显示及键盘电路、报警电路；地面微机管理系统的监控主机与嵌入式监控分站之间采用CAN现场总线和以太网两种通讯方式进行通讯，嵌入式监控分站与智能电力装置之间采用RS-485的通讯方式进行通讯。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍龙，
申请(专利权)人：淮南师范学院，
类型：实用新型
国别省市：