本文針對煤礦監(jiān)測系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)瓶頸、采集終端不兼容的不足，研究了基于CAN 總線的煤礦安全分布式監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)礦井的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了通用智能環(huán)境監(jiān)控終端和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控終端，并通過CAN 總線實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)高速、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，對煤礦環(huán)境安全參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，各監(jiān)控終端可根據(jù)優(yōu)先級別自主通訊，主機(jī)對全局參數(shù)進(jìn)行信息融合、綜合分析與診斷及預(yù)警連鎖及輔助決策。
關(guān)鍵詞：煤礦；安全；監(jiān)控系統(tǒng)；CAN
隨著社會的發(fā)展，能源需求快速增長，我國煤炭資源豐富，油氣資源相對貧乏，煤炭需求進(jìn)入高增長期。而我國地質(zhì)條件惡劣，47％的礦井屬于高瓦斯或瓦斯突出礦井，煤礦事故頻發(fā)，近幾年，隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國煤礦企業(yè)開始重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大安全投入，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)得到了普遍應(yīng)用，大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率[1，2]。
我國煤礦安全監(jiān)控技術(shù)是伴隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的，80 年代初，從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進(jìn)了一批安全監(jiān)控系統(tǒng)(如CMC-1、CTT63/40、TF200、MINOS 和DAN6400)，推動了我國礦井安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，通過消化、吸收并結(jié)合我國煤礦的實(shí)際情況，先后研制出了KJ4、KJ10、KJ66、KJ70、KJ95、KJF2000、MSNM、WEBGIS 等監(jiān)控系統(tǒng)[3~5]。實(shí)踐表明，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的重要保證。
目前，我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)信息傳輸中廣泛應(yīng)用的是串行通信總線，主要有RS-232、RS-485 或其FSK調(diào)制解調(diào)傳輸方式等[6]。現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)尚存在許多缺點(diǎn)和不足，主要表現(xiàn)在：
1）現(xiàn)有系統(tǒng)的通信協(xié)議均自我定義、互不兼容，從而造成不同廠家的設(shè)備無法接入，無法共享傳輸通道。
2）現(xiàn)有系統(tǒng)均為主從式傳輸，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，其可靠性受地面主站設(shè)備及主干電纜影響很大，主節(jié)點(diǎn)任務(wù)繁忙或出現(xiàn)故障可能引起系統(tǒng)癱瘓。
3）無法構(gòu)成多主結(jié)構(gòu)，不能滿足監(jiān)控分站之間相互通信的要求。
4）可靠性和實(shí)時性均無法滿足實(shí)時測控功能的要求。
在現(xiàn)場總線領(lǐng)域，CAN總線以其卓越的性能而在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，CAN總線是最早被ISO制定為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，克服了串行總線的缺點(diǎn)，以其諸多的優(yōu)點(diǎn)較好地滿足煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的要求。相比于串行通信系統(tǒng)，具有較好的差錯控制能力，可靠性高，高速率長距離的傳輸特性，完善的規(guī)范和協(xié)議等優(yōu)點(diǎn)。
本文研究了基于CAN總線的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，對礦井安全環(huán)境參數(shù)、通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、變電所電量參數(shù)、礦井機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，為各級生產(chǎn)指揮與調(diào)度部門提供環(huán)境安全參數(shù)動態(tài)信息，通過對被測參數(shù)的比較和分析，為預(yù)防災(zāi)害事故提供技術(shù)數(shù)據(jù)，便于提前采取防范措施，通過對被測參數(shù)實(shí)施實(shí)時有效的控制，及時實(shí)現(xiàn)自動報警、斷電和閉鎖，便于制止事故的發(fā)生或擴(kuò)大，在發(fā)生事故的情況下，能根據(jù)巷道安全參數(shù)及時優(yōu)化最佳避災(zāi)和救災(zāi)路線，為搶救和疏散人員、器材，提供決策信息。
具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。