基于總線協(xié)議的礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的研究

胡國(guó)勇

（陽(yáng)煤集團(tuán)翼城華泓煤業(yè)有限公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

1 礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)包括設(shè)備電源、DSP主控模塊，其中設(shè)備電源主要是為遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備提供電能，確保設(shè)備的正常工作，DSP主控模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳遞、報(bào)警、顯示等功能，其在工作中對(duì)由各類傳感器傳遞過來的的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，然后將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)信息傳遞到集控中心，當(dāng)其檢測(cè)到的各類數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)定的安全界限后，會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的處理方案自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，以確保煤礦井下的通風(fēng)安全[1]。礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1所示的礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備中，主要通過布置在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各類傳感器設(shè)備來完成對(duì)巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛取⑼L(fēng)機(jī)運(yùn)行電流、電壓、溫度等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)從控制終端傳送過來的控制信號(hào)的執(zhí)行情況進(jìn)行檢測(cè)和反饋，并不斷地修正[2]，直到各設(shè)備的運(yùn)行情況均滿足控制要求，在監(jiān)控設(shè)備的控制終端，值班操作人員可以通過顯示屏幕實(shí)時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制參數(shù)修訂、輸入、設(shè)定關(guān)鍵控制值域，并且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障報(bào)警時(shí)能夠準(zhǔn)確判斷事故發(fā)生的原因、區(qū)域，及時(shí)采取應(yīng)急控制措施，確保能夠第一時(shí)間確定故障源并能在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，保證煤炭生產(chǎn)企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 DSP主控模塊的概述及特點(diǎn)

DSP是指數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備，其主要作用是用于對(duì)各類采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，其不僅能夠?qū)μ幚韺?duì)象進(jìn)行編程處理，而且它的數(shù)據(jù)運(yùn)行處理的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，能夠滿足瞬時(shí)、大容量、高精確性的數(shù)據(jù)處理要求，總的來說在該通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備中，DSP主控模塊需具備以下特點(diǎn)，才能夠滿足礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求[3]。

1）應(yīng)具有改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間和程序代碼的有效隔離，同時(shí)需要允許能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和數(shù)據(jù)的寫入。

2）需要在內(nèi)部設(shè)置高速的硬件乘法數(shù)據(jù)算法，加強(qiáng)其多級(jí)流水線功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)大容量數(shù)據(jù)的高速、精確處理。

3）采用多總線結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，以加強(qiáng)處理器的數(shù)據(jù)處理和多通道的信息傳遞功能。

4）需要采用具有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的信號(hào)處理尋址方式和尋址指令，以進(jìn)一步縮短對(duì)各類采集信號(hào)的處理時(shí)間，確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的及時(shí)性和有效性。

圖1 礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖

3 通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選擇

為了確保通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，需在通風(fēng)機(jī)設(shè)備內(nèi)布置多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)[4]，其監(jiān)控信息主要包括風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、電機(jī)軸承溫度、繞組溫度及電機(jī)軸的振動(dòng)參數(shù)等，綜合這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)即可準(zhǔn)確的判斷通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，其監(jiān)控點(diǎn)位的分布如圖2所示。

圖2 通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的分布

4 通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸方案

為了確保通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩⒖煽浚湓O(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)[5]：

1）抗干擾能力強(qiáng)。通風(fēng)機(jī)常設(shè)置在工況比較復(fù)雜的地方，且各類電器設(shè)備多，信號(hào)干擾大，為了確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)采集到的信息傳遞的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、可靠性、完整性，就必須要求監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳輸方案應(yīng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力。

2）高速傳輸功能。為了確保對(duì)巷道內(nèi)有毒氣體含量及通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的精確監(jiān)測(cè)，礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在巷道和各通風(fēng)機(jī)設(shè)備上布置了大量的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，因此在同一時(shí)刻會(huì)有大量的數(shù)據(jù)信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行傳輸，因此為了確保能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)信息及時(shí)傳遞到控制中心，就要求監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有很高的傳輸速度。

通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信號(hào)的采集，然后利用變送器設(shè)備將這些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集和處理模塊，然后再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理，傳遞給集成控制系統(tǒng)，同時(shí)當(dāng)集成控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)后，也通過該數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備進(jìn)行相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換后，最終傳遞到通風(fēng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，確保通風(fēng)機(jī)能夠根據(jù)指令調(diào)節(jié)運(yùn)行方式，確保煤礦井下巷道內(nèi)的氣流的有效性，其傳輸結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)示意圖

5 結(jié)論

基于總線協(xié)議的礦用通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，可根據(jù)煤礦井下的生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)情況實(shí)時(shí)對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，不但可以確保煤礦井下的安全生產(chǎn)而且能夠極大地提升通風(fēng)機(jī)的使用效率和經(jīng)濟(jì)性。