新一代煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)研制

摘要：針對(duì)現(xiàn)有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸還主要采用主從式、基帶傳輸或FSK傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，使得通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單一、監(jiān)控設(shè)備冗余度不高、危險(xiǎn)控制響應(yīng)時(shí)間慢等缺點(diǎn)，本文提出新一代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)研究，論文建立了新一代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，研究了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的多主分站通信技術(shù)及監(jiān)控軟件技術(shù)，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了井下現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)與測(cè)試，結(jié)果表明，新一代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)需上位機(jī)便可自動(dòng)完成分站之間的對(duì)等通信與控制功能，響應(yīng)時(shí)間小于5 s，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，斷開(kāi)冗余線路的任何一根光纖，自恢復(fù)時(shí)間不大于20 ms。
關(guān)鍵詞：多環(huán)冗余；多主通信；監(jiān)控系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)總線；網(wǎng)絡(luò)管理

煤炭工業(yè)的健康發(fā)展是構(gòu)建和諧社會(huì)的前提和保障。我國(guó)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯、火災(zāi)、頂板動(dòng)力、沖擊地壓等自然災(zāi)害嚴(yán)重，防災(zāi)抗災(zāi)難度大，并且我國(guó)煤礦以井工開(kāi)采為主，井工礦數(shù)量和產(chǎn)量均占全國(guó)煤礦總數(shù)和產(chǎn)量的90％以上。井工礦井下巷道管網(wǎng)條件又增大了災(zāi)害防治的難度，一旦發(fā)生事故容易誘發(fā)其他災(zāi)害發(fā)生，產(chǎn)生重特大事故。在各類煤礦事故類型當(dāng)中，煤礦瓦斯災(zāi)害屬重特大災(zāi)害類型之一，因此，煤礦監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展一直得到國(guó)家的高度重視，《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》(國(guó)發(fā)[2010]23號(hào))將安全監(jiān)控作為煤礦六大系統(tǒng)之一，要求各地煤礦強(qiáng)制安裝。
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的安裝應(yīng)用為提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)水平起到了至關(guān)重要的作用，但由于受技術(shù)發(fā)展和煤礦特殊生產(chǎn)條件制約，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)大多數(shù)還采用主從式通信結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸速率低和冗余差，極易發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸中斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備間互聯(lián)互控、危險(xiǎn)區(qū)域快速控制，為了進(jìn)一步提高煤礦生產(chǎn)水平，有必要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性技術(shù)進(jìn)行研究，形成新一代的煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 新一代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
新一代煤礦監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，是一種多環(huán)冗余、多主并發(fā)的對(duì)等通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包括兩個(gè)環(huán)，一個(gè)大環(huán)，一個(gè)小環(huán)，大環(huán)套小環(huán)實(shí)現(xiàn)多環(huán)冗余，采用無(wú)源光分支技術(shù)，某個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定，分站與分站之間采用LonWorks總線傳輸技術(shù)，分站與傳感器之間采用CAN總線技術(shù)，支持網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差，節(jié)點(diǎn)較多時(shí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配困難，尤其不具有多主并發(fā)、對(duì)等通信功能等問(wèn)題。