陳進(jìn)

摘要： 本設(shè)計(jì)介紹了一種基于MSP430F449單片機(jī)的小型煤礦安全監(jiān)控分站，該監(jiān)控分站是針對(duì)當(dāng)前煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有成本高、功耗高和設(shè)備龐大等特點(diǎn)，不適應(yīng)中小煤礦的需求，而提出的一種具有低成本、低功耗、易操作、功能強(qiáng)和可靠性高的適合礦難多發(fā)的小型煤礦的監(jiān)控分站。該監(jiān)控分站能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦井下的工作環(huán)境，防患于未然，確保煤礦安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：MSP430F449單片機(jī) 監(jiān)控分站 煤礦安全 瓦斯

概述：煤礦安全監(jiān)控是計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)相互交叉的學(xué)科，與礦山的生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切相關(guān)，其研究目的是對(duì)礦井上、下的環(huán)境參數(shù)及有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)設(shè)備、局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)或過程進(jìn)行控制。其主要功能是能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映各類所需要的監(jiān)測(cè)信息，從而滿足對(duì)瓦斯、風(fēng)速、一氧化碳、溫度、負(fù)壓等環(huán)境參數(shù)及設(shè)備開停不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的要求，以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中對(duì)全礦井的綜合監(jiān)測(cè)。

1 煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，礦井設(shè)備自動(dòng)化水平不斷提高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)和管理在煤礦行業(yè)中不斷推廣。但從總體上看，全國煤礦事故仍然較多，這充分暴露煤礦安全專項(xiàng)整治和安全管理工作中的差距和漏洞。針對(duì)目前中國煤礦業(yè)的現(xiàn)狀，整合煤礦資源，強(qiáng)化安全管理，加大安全生產(chǎn)投入，采取現(xiàn)代化采煤技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)我國安全生產(chǎn)最根本的發(fā)展之路。但現(xiàn)在市場上的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用性差、兼容性差、智能程度低、未采用低功耗設(shè)計(jì)，電流大，電壓高，不易實(shí)現(xiàn)本安，不易安裝調(diào)試，維護(hù)也很困難，這使得有些使用這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中小煤礦的經(jīng)濟(jì)效益明顯下降，特別是小型煤礦沒能力承擔(dān)該費(fèi)用，致使當(dāng)前發(fā)生的礦難大多發(fā)生在小型煤礦中，因而現(xiàn)代化、小型的、價(jià)格低廉的煤礦安全監(jiān)測(cè)分站的研制是勢(shì)在必行的。

2 基于MSP430單片機(jī)煤礦監(jiān)控分站的設(shè)計(jì)問題

2.1設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)是應(yīng)中小煤礦尤其是小煤礦工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)需求而研制的監(jiān)控分站。本安全監(jiān)控分站主要是對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)，包括對(duì)礦井空氣中有害或危險(xiǎn)成分（如甲烷、一氧化碳等）的監(jiān)測(cè)，礦井空氣物理狀態(tài)（如風(fēng)速、負(fù)壓、溫度等）的監(jiān)測(cè)，以及通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（如設(shè)備開停等）的監(jiān)測(cè)，并且在緊急情況下能夠使煤礦井下的一些重要的電器設(shè)備斷電，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2監(jiān)控分站的結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)

模擬量采集模塊和開關(guān)量采集模塊用來接收傳感器的信號(hào)，并把這些信號(hào)傳送給單片機(jī)。單片機(jī)接收到信號(hào)之后，經(jīng)過處理和分析，然后以二種方式輸出：其一，送給LCD顯示模塊顯示；其二，通過RS-485接口向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。在一些緊急的情況下，控制輸出模塊切斷井下一些重要設(shè)備的電源，電源模塊仍保持給整個(gè)分站供電。該監(jiān)控分站可以在脫離上位機(jī)的情況下獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示、計(jì)算和控制的功能，它由3路瓦斯模擬量輸入，3路4～20mA輔助模擬量輸入，6路開關(guān)量輸入用于監(jiān)測(cè)井下電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，6路輸出開關(guān)量用于3路瓦斯模擬量輸入的聲光報(bào)警和4路繼電器斷電輸出控制，4×4鍵盤，聲光報(bào)警電路，液晶顯示電路和繼電器斷電電路部分組成。