煤矿安全监控系统综合接入分站的设计与开发

发布时间：2020-03-25 03:54

【摘要】：随着经济社会的快速发展,煤矿资源成为了越来越重要的战略资源。在煤炭开采过程中,煤矿安全监控系统不管是在国内还是在国外,都是保障煤矿生产安全的重要措施,这一系统的开发也受到了安全生产部门和煤矿企业的高度关注与重视。本文针对煤矿安全监控系统中井下分站部分,设计与开发了一种基于嵌入式设备的包括以太网,CAN,MODBUS等多种通信方式与协议的实用分站。论文分析了当前煤矿安全监控系统在我国需求的迫切性和技术改造升级的重要性,同时结合国内外煤矿安全监控系统的发展历史,剖析了监控分站数据传输处理方式的演变过程。基于公司的实际项目,给出了综合接入分站的总体设计需求。结合分站设计需求,设计出分站的硬件解决方案。针对综合接入分站多任务的实际需求,分析了 uC/OS-II嵌入式实时操作系统的原理和移植策略。完成了基于LPC1788硬件平台的uC/OS-II实时操作系统的移植和配置,建立了分站的基础多任务操作平台。针对分站的以太网,CAN通信需求,完成嵌入式TCP/IP协议栈LWIP的移植和CAN软件设计。能够实现基于操作系统的TCP通信和CAN通信并完成服务器分站解析协议设计。其中在TCP/IP的基础上,结合企业具体需求,针对组态设备,专门进行了应用层MODBUS TCP功能的开发,满足了应用层的MODBUS通信需求。同时完成存储,看门狗等软件的开发。对分站的具体功能和模块,进行针对性的功能和数据测试。主要包括测试平台的搭建,嵌入式多任务系统的测试,网络通信模块的测试,MODBUS TCP测试,CAN通信的测试和其它各功能的测试。目前分站基础功能的设计与开发己经完成,通过搭建平台进行实际测试,并对测试结果进行分析,得到如下结论:系统运行稳定,数据传输,存储以及各重要功能已经实现并达到了预期要求。
【图文】：

煤矿安全监控系统,光电通讯,执行器,通讯服务器

光电通讯光缆，存储器，通讯服务器，调度台，，工业大屏，打印设备，逡逑分站，信号转换器，传感器，执行器等构成。煤矿安全监控系统网络拓扑结构如逡逑图１．邋１所示。逡逑－１邋－逡逑

分站,综合接入,嵌入式控制,应用场

总线与传感器和执行器进行指令和数据传递。综合接入分站作为煤矿安全监控系逡逑统的井下核心部分，起到承上启下的作用，负责传感器数据的收集、保存、处理、逡逑转发同时向井下设备传达服务器指令。综合接入分站的应用场景如图２．１所示。逡逑具体实现为：分站与井下固定区域的传感器簇通过ＣＡＮ总线相连。分布于井下逡逑各个位置的分站通过网络交换机形成井下的分站网络体系，并最终与地面监控中逡逑心的服务器相连。这样就形成了传感器、分站、服务器统一并网，井上与井下互逡逑联的通信体系。逡逑器机艮逡逑１逡逑？逡逑以太网链路逦＼逡逑逦逦、）！）入逡逑ＣＡＮ链路逦ｇ逡逑＿亁站逦Ｌ邋Ｔｗ备：逡逑爷邋１邋＃ｉｔ２邋＝逦１逡逑（ｇ）逦传感器／转换器逦｜逡逑网络交换机逦丨逡逑掘进工作面１逡逑逦＾逦匕逦掘进工作面２逡逑？邋ｆ邋Ｉ邋ｆ邋Ｉ逦ｐ—＝＾—＝ｎ逡逑图２．邋１综合接入分站应用场景逡逑本方案是基于ＡＲＭ嵌入式设备将嵌入式采集分站与嵌入式控制分站融为一逡逑－８－逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD76;TP277

【参考文献】