專利名稱：嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)與自動(dòng)化領(lǐng)域信息處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及煤礦井下 安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中井下監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分站的功能構(gòu)成，是利用嵌入 式軟硬件技術(shù)組成的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站的實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)裝置，形成了適 用于煤礦井下環(huán)境的具有智能報(bào)警斷電控制和自主組網(wǎng)功能的礦用監(jiān)控 設(shè)備。
背景技術(shù)：
能源工業(yè)對(duì)于國家國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和國防建設(shè)來說都是至 關(guān)重要的基礎(chǔ)行業(yè)。煤炭資源是我國最為主要的能源構(gòu)成部分，國內(nèi)煤 炭生產(chǎn)行業(yè)也是國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，而煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是 保障煤礦生產(chǎn)開發(fā)過程中不可或缺的部分。我國煤礦安全生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)
測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)起步于80年代，20多年來幾乎沒有大的技術(shù)進(jìn)步?，F(xiàn)有系統(tǒng) 全部為集散模式，速度慢、容量低、可靠性差、無網(wǎng)絡(luò)功能、系統(tǒng)間軟 硬件互不兼容、成本高、僅僅數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)無多媒體監(jiān)測(cè)功能。技術(shù)條件的 落后也是造成國內(nèi)近年來礦難頻發(fā)的一個(gè)不可忽視的因素。傳統(tǒng)的煤礦 安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)都采用主從式的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行井下瓦斯、風(fēng)量等參數(shù) 的監(jiān)測(cè)與預(yù)警控制，其工作模式都是由監(jiān)控中心站向井下分站發(fā)送采集 命令，井下分站采集到數(shù)據(jù)后上傳至監(jiān)控中心站，由中心站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析處理后，再做出井下設(shè)備斷電的控制決策，下發(fā)到井下分站由進(jìn)行 分站來執(zhí)行操作。整個(gè)監(jiān)控過程由多個(gè)通訊環(huán)節(jié)構(gòu)成，控制過程冗余繁 瑣，再加上分站軟硬件技術(shù)條件的限制，形成了從發(fā)現(xiàn)異常到斷電操作 之間較長的時(shí)間滯后，造成了安全事故發(fā)生的嚴(yán)重隱患。在該系統(tǒng)中井 下監(jiān)控分站只起到一個(gè)數(shù)據(jù)采集和通訊中介的作用，沒有自主性和智能 性可言，而且控制操作嚴(yán)重依賴于通訊過程， 一旦通訊通路故障，整個(gè) 監(jiān)控系統(tǒng)陷入癱瘓，失去安全生產(chǎn)監(jiān)控的作用。因此，有必要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)智能斷電控制和自主組網(wǎng)功能的礦用數(shù)據(jù)分站，構(gòu)成煤礦井下 的區(qū)域控制中心，實(shí)現(xiàn)無主式的數(shù)據(jù)通訊方式，提高煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控 系統(tǒng)對(duì)異常處理的及時(shí)性，降低系統(tǒng)對(duì)通訊通路的依賴性，減少煤礦安 全生產(chǎn)事故發(fā)生的機(jī)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用ARM嵌入式軟硬件技術(shù)和本安防爆技術(shù)提供一 種嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無主式通訊方 式，形成煤礦井下區(qū)域性智能管理，實(shí)現(xiàn)井下異常情況的及時(shí)報(bào)警和斷電 處理，提高煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的及時(shí)性和可靠性，降低煤礦安全生產(chǎn) 事故的發(fā)生概率，保障煤礦資源的合理開發(fā)與應(yīng)用。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，包括本安電源、ARM控制器主板、CAN 總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板、液晶顯示屏和防爆外殼；其中，防爆外殼由隔 爆腔和本安腔構(gòu)成，本安電源安裝在隔爆腔內(nèi)，ARM控制器主板、CAN 總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板和液晶顯示屏均采用本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)，相互 之間采用總線式插件疊插在一起，安裝在本安腔內(nèi)；隔爆腔和本安腔之間 通過帶有密封橡膠圈的礦用電纜進(jìn)行電氣連接；
ARM控制器主板含有ARM處理器、電源管理部分、實(shí)時(shí)時(shí)間部分、 內(nèi)存部分和USB、 RS232、以太網(wǎng)多種通訊接口； CAN總線通訊板含有 CAN總線通訊接口，作為礦用數(shù)據(jù)分站的上行通訊接口；顯示驅(qū)動(dòng)板含 有地址選擇開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、液晶屏驅(qū)動(dòng)接口和RS485通訊接口，其中 RS485接口作為礦用數(shù)據(jù)分站的下行通訊接口；
本安電源含有交流電輸入接口、變壓器、電源變換電路、過流保護(hù)電 路、本安電源輸出接口、電池充放電電路和充電電池，外部交流電通過帶 密封橡膠圈的礦用電纜接入到交流電輸入接口上，經(jīng)保險(xiǎn)絲接入變壓器的 輸入端，變壓器輸出端與電源變換電路連接，經(jīng)過流保護(hù)電路后將直流電 壓輸出到本安電源輸出端口，為礦用數(shù)據(jù)分站的其他電路板供電，充電電 池通過充放電電路為本安電源提供備用UPS電源；
礦用數(shù)據(jù)分站通過上行CAN總線通訊接口與通訊網(wǎng)關(guān)及其他礦用數(shù)據(jù)分站相連，形成總線式通訊系統(tǒng)；通過下行RS485總線通訊接口與總線
式傳感器、執(zhí)行器或信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連，信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模擬量傳感器、
執(zhí)行器向RS485總線之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述ARM處理器為ARM9處理器。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述礦用數(shù)據(jù)分站的顯示驅(qū)動(dòng)板所含 有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所掛接的傳感器和執(zhí)行器的相關(guān)閾值和控制邏輯， 實(shí)時(shí)采集各傳感器的數(shù)值或狀態(tài)，與存儲(chǔ)的閾值進(jìn)行比較，判斷是否進(jìn)行 自動(dòng)控制，并按照相關(guān)控制邏輯對(duì)相應(yīng)通道的執(zhí)行器進(jìn)行控制輸出；控制 邏輯中允許礦用數(shù)據(jù)分站之間的相互控制，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)異地控制。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述本安電源的輸入電壓為380V交 流電，其輸出電壓為5V，輸出電流為《2A。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述CAN總線通訊接口與通訊網(wǎng)關(guān) 及其他嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站連接，通訊波特率為5k 40kbps，最大接入礦 用數(shù)據(jù)分站的容量《100個(gè)，通訊距離為《2km。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述RS485通訊接口與多個(gè)傳感器、 執(zhí)行器或信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連接，通訊波特率為1200 115200bps,通訊距離為 《lkm。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述液晶顯示屏為單色點(diǎn)陣式顯示 屏，分辨率為240*128像素。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述礦用數(shù)據(jù)分站的顯示驅(qū)動(dòng)板所含 有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為至少20萬條傳感器數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)包括通道號(hào)、 采集時(shí)間、數(shù)據(jù)值、單位。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述地址選擇開關(guān)由兩個(gè)10位BDC 碼撥盤開關(guān)組成，通過手動(dòng)撥動(dòng)來設(shè)定礦用數(shù)據(jù)分站在CAN總線通訊系 統(tǒng)中的ID地址。
所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其所述本安電源的充電電池為 12V/7.2AH蓄電池，本安電源通過內(nèi)置UPS切換開關(guān)控制蓄電池充放電。
本發(fā)明提出的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站的主要優(yōu)點(diǎn)如下利用基于ARM處 理器的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)研制的礦用數(shù)據(jù)分站，其數(shù)據(jù)采集處理能力更強(qiáng)， 能同時(shí)對(duì)64路傳感器的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理；利用CAN總線通訊技術(shù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦用數(shù)據(jù)分站與通訊網(wǎng)關(guān)、礦用數(shù)據(jù)分站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，提 高了通訊速度和傳輸效率；采用無主式的結(jié)構(gòu)形式，使監(jiān)控中心站與礦用 數(shù)據(jù)分站具有相對(duì)的獨(dú)立性，礦用數(shù)據(jù)分站不再單純是一個(gè)數(shù)據(jù)采集與中 轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單設(shè)備，而成為一個(gè)對(duì)井下傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行區(qū)域性管理的智能
單元，具有自主組網(wǎng)和智能管理的功能；采用點(diǎn)陣式液晶屏顯示，能夠顯
示更多的傳感器信息、分站通訊狀態(tài)、電源供電狀態(tài)等信息，便于及時(shí)掌
握監(jiān)控系統(tǒng)各單元設(shè)備的工作情況；系統(tǒng)的UPS供電功能可維持系統(tǒng)在交 流電斷電情況下持續(xù)工作6小時(shí)，同時(shí)向監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，提高了 系統(tǒng)維護(hù)的及時(shí)性。


圖1為本發(fā)明的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站的硬件功能電路連接圖； 圖3為本發(fā)明的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用 的系統(tǒng)連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一種基于ARM處理器的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，是煤礦安全 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中使用的井下數(shù)據(jù)采集與控制裝置。該裝置由本安電源、 ARM控制器主板、CAN總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板、液晶顯示屏和防爆外 殼組成，如圖1所示。其中防爆外殼由隔爆腔和本安腔構(gòu)成，本安電源安 裝在隔爆腔內(nèi)，ARM控制器主板、CAN總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板和液晶 顯示屏均采用本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)，每塊電路板上都按照相同的總線標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)了 104芯的系統(tǒng)總線接口，相互之間采用總線式插件疊插在一起，安 裝在本安腔內(nèi)；隔爆腔和本安腔之間通過帶有密封橡膠圈的礦用電纜進(jìn)行 電氣連接。該礦用數(shù)據(jù)分站是一種隔爆兼本質(zhì)安全型礦用設(shè)備，能產(chǎn)生電 火花的交流電輸入和電源電路部分安裝在隔爆腔內(nèi)，達(dá)到隔爆要求，密閉 性良好，即使產(chǎn)生電火花也不會(huì)到達(dá)腔體外部，保證不會(huì)引燃可燃性氣體 而發(fā)生爆炸；本安電源的輸出和本安腔內(nèi)的電路部分都采用本質(zhì)安全型電 路，自身不會(huì)產(chǎn)生電火花，保證了該設(shè)備在煤礦井下的安全使用。圖2為該礦用數(shù)據(jù)分站的硬件功能電路連接圖，主要由本安電源和
ARM控制電路兩部分組成。本安電源是為礦用數(shù)據(jù)分站提供本質(zhì)安全型
電壓供給的電氣單元，主要由交流電輸入接口、變壓器、電源變換電路、 過流保護(hù)電路、電池充放電電路(各部分電路在圖中未單獨(dú)示出)、充電 電池和本安電源輸出接口組成，外部交流電通過帶密封橡膠圈的礦用電纜 接入到交流電輸入接口上，經(jīng)保險(xiǎn)絲接入變壓器的輸入端，變壓器輸出端 與電源變換電路連接，經(jīng)過流保護(hù)電路后將直流電壓輸出到本安電源輸出 端口，為礦用數(shù)據(jù)分站的其他電路板供電，充電電池通過充放電電路為本
安電源提供備用UPS電源。ARM控制電路由ARM處理器作為其核心， 外圍連接電壓等級(jí)變換電路、程序存儲(chǔ)器(Flash)、內(nèi)存(SDRAM)，并 擴(kuò)展出系統(tǒng)總線，連同各種等級(jí)的電源電壓構(gòu)成104芯的總線接口，與其 他電路板連接，在系統(tǒng)總線接口上，連接RS485轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成下行RS485 總線通訊接口，連接電平驅(qū)動(dòng)電路掛接液晶顯示屏，連接2MB的Flash存 儲(chǔ)器作為礦用數(shù)據(jù)分站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，連接實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片以獲取當(dāng)前日期 和時(shí)間，連接電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN控制器芯片、光電耦合隔離器件、CAN 總線收發(fā)器芯片及隔離電壓變換模塊(DC/DC模塊)構(gòu)成上下CAN總線 通訊接口 。
圖2的工作原理如下380V交流電經(jīng)變壓器變換為19V交流電，由 本安電源的電壓變換電路進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓，產(chǎn)生出5V直流電壓， 同時(shí)在本安電壓輸出端口使用過流保護(hù)電路對(duì)輸出電流進(jìn)行測(cè)量， 一旦輸 出電流達(dá)到或超過設(shè)定最大值2A，保護(hù)電路構(gòu)成的反饋回路將關(guān)斷電壓 輸出，使本安輸出電壓為O;同時(shí)在本安電壓輸出的前端使用電池充放電 控制電路，控制交流電壓和12V/7.2AH蓄電池之間的電氣切換，使該本安 電源具有UPS供電功能。5V電壓輸出至本安腔后，由電壓轉(zhuǎn)換芯片變換 為3.3V和1.8V兩種電壓等級(jí)，為ARM處理器芯片供電；ARM處理器上 電后從Flash存儲(chǔ)器中讀取程序代碼，在SDRAM中進(jìn)行執(zhí)行操作，實(shí)現(xiàn) 嵌入式系統(tǒng)的軟件運(yùn)行。其主要控制操作為按照設(shè)定的采樣間隔通過 RS485下行通訊接口采集掛接在的該礦用數(shù)據(jù)分站上的傳感器的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)，經(jīng)過運(yùn)算處理后通過液晶屏顯示接口送到液晶顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示， 并讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)容，將數(shù)據(jù)打包成固定格式，按照設(shè)定的上傳間隔通過CAN上行通訊接口傳輸?shù)奖O(jiān)控中心站；同時(shí)根據(jù)采集到的傳感器數(shù)據(jù)和 狀態(tài)，與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的相關(guān)閾值進(jìn)行比較，判斷是否進(jìn)行自主控
制操作，如需要執(zhí)行則根據(jù)存儲(chǔ)的控制邏輯通過RS485總線向相關(guān)執(zhí)行器 發(fā)送控制命令，或通過CAN總線向其他礦用數(shù)據(jù)分站發(fā)送異地控制命令， 實(shí)現(xiàn)井下異常變化的及時(shí)處理與控制。
圖3為該礦用數(shù)據(jù)分站在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的系統(tǒng)連接示 意圖。系統(tǒng)主要由地表服務(wù)器、通訊網(wǎng)關(guān)、礦用數(shù)據(jù)分站、傳感器、執(zhí)行 器及礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。地表服務(wù)器與地面的通訊網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)線連接， 各個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)之間通過光纜連接，構(gòu)成冗余光纖環(huán)網(wǎng)。各個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)具有 CAN總線接口，與礦用數(shù)據(jù)分站通過雙絞電纜連接，形成CAN通訊總線。 礦用數(shù)據(jù)分站通過RS485下行總線與總線式的傳感器、執(zhí)行器連接，而對(duì) 于模擬信號(hào)傳感器和執(zhí)行器，通過礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為轉(zhuǎn)換中介，與礦用 數(shù)據(jù)分站連接。CAN總線最大容量掛接100個(gè)礦用數(shù)據(jù)分站，波特率選 用20kbps，最遠(yuǎn)距離2km， RS485總線最大容量掛接64個(gè)傳感器、執(zhí)行 器(或通過礦用信號(hào)轉(zhuǎn)換器掛接)，最遠(yuǎn)距離為lkm，波特率選用9600bps。
圖3的工作原理如下礦用數(shù)據(jù)分站通過RS485總線實(shí)時(shí)釆集各傳感 器的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，經(jīng)處理后通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示，并根據(jù)控制邏輯自主對(duì) 相關(guān)執(zhí)行器進(jìn)行控制操作，并把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制信息打包后通過CAN總 線傳輸至通訊網(wǎng)關(guān)，通訊網(wǎng)關(guān)將有效數(shù)據(jù)從CAN協(xié)議中分離出來，并使 用TCP/IP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，并通過光纖環(huán)網(wǎng)傳遞到地表服務(wù)器， 實(shí)現(xiàn)對(duì)井下參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)乇矸?wù)器需要對(duì)井下設(shè)備的參數(shù)和工作 狀態(tài)進(jìn)行修改和控制時(shí)，由地表服務(wù)器通過光纖環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)利用TCP/IP 協(xié)議傳遞至相應(yīng)的通訊網(wǎng)關(guān)，由該通訊網(wǎng)關(guān)分理出有效命令，使用CAN 總線協(xié)議將命令傳遞給指定的礦用數(shù)據(jù)分站，由礦用數(shù)據(jù)分站進(jìn)行命令的 執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)煤礦井下設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明采用ARM嵌入式軟硬件技術(shù)和總線式通訊技術(shù)形成的礦用數(shù) 據(jù)分站，其處理能力強(qiáng)，具有一定的自主控制和智能管理功能，解決了傳 統(tǒng)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中分站功能簡(jiǎn)單，嚴(yán)重依賴于監(jiān)控中心站的問 題。礦用數(shù)據(jù)分站通過CAN總線和RS485總線形成了多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子 系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的參數(shù)采集與實(shí)時(shí)控制，也可以通過礦用數(shù)據(jù)分站之間的無主式通訊，實(shí)現(xiàn)異地?cái)嚯娍刂乒δ埽蟠筇岣吡讼到y(tǒng)的自主性和 實(shí)時(shí)性，解決了傳統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中主從式查詢方式帶來的諸多弊 端，其自主組網(wǎng)功能使得即使在通訊主干道損壞或監(jiān)控中心站故障的情況
下，礦用數(shù)據(jù)分站仍能及時(shí)對(duì)突發(fā)異常進(jìn)行及時(shí)處理控制，降低了井下突 發(fā)災(zāi)難事故發(fā)生的機(jī)率，保障了煤礦安全合理的生產(chǎn)與開發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于包括本安電源、ARM控制器主板、CAN總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板、液晶顯示屏和防爆外殼；其中，防爆外殼由隔爆腔和本安腔構(gòu)成，本安電源安裝在隔爆腔內(nèi)，ARM控制器主板、CAN總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板和液晶顯示屏均采用本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)，相互之間采用總線式插件疊插在一起，安裝在本安腔內(nèi)；隔爆腔和本安腔之間通過帶有密封橡膠圈的礦用電纜進(jìn)行電氣連接；ARM控制器主板含有ARM處理器、電源管理部分、實(shí)時(shí)時(shí)間部分、內(nèi)存部分和USB、RS232、以太網(wǎng)多種通訊接口；CAN總線通訊板含有CAN總線通訊接口，作為礦用數(shù)據(jù)分站的上行通訊接口；顯示驅(qū)動(dòng)板含有地址選擇開關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、液晶屏驅(qū)動(dòng)接口和RS485通訊接口，其中RS485接口作為礦用數(shù)據(jù)分站的下行通訊接口；本安電源含有交流電輸入接口、變壓器、電源變換電路、過流保護(hù)電路、本安電源輸出接口、電池充放電電路和充電電池，外部交流電通過帶密封橡膠圈的礦用電纜接入到交流電輸入接口上，經(jīng)保險(xiǎn)絲接入變壓器的輸入端，變壓器輸出端與電源變換電路連接，經(jīng)過流保護(hù)電路后將直流電壓輸出到本安電源輸出端口，為礦用數(shù)據(jù)分站的其他電路板供電，充電電池通過充放電電路為本安電源提供備用UPS電源；礦用數(shù)據(jù)分站通過上行CAN總線通訊接口與通訊網(wǎng)關(guān)及其他礦用數(shù)據(jù)分站相連，形成總線式通訊系統(tǒng)；通過下行RS485總線通訊接口與總線式傳感器、執(zhí)行器或信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連，信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模擬量傳感器、執(zhí)行器向RS485總線之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。
2. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述ARM 處理器為ARM9處理器。
3. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述礦 用數(shù)據(jù)分站的顯示驅(qū)動(dòng)板所含有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所掛接的傳感器和 執(zhí)行器的相關(guān)閾值和控制邏輯，實(shí)時(shí)采集各傳感器的數(shù)值或狀態(tài)，與存儲(chǔ) 的閾值進(jìn)行比較，判斷是否進(jìn)行自動(dòng)控制，并按照相關(guān)控制邏輯對(duì)相應(yīng)通 道的執(zhí)行器進(jìn)行控制輸出；控制邏輯中允許礦用數(shù)據(jù)分站之間的相互控制，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)異地控制。
4. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述本安電源的輸入電壓為380V交流電，其輸出電壓為5V，輸出電流為《2A。
5. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述CAN 總線通訊接口與通訊網(wǎng)關(guān)及其他嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站連接，通訊波特率為 5k 40kbps，最大接入礦用數(shù)據(jù)分站的容量《100個(gè)，通訊距離為《2km。
6. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于:所述RS485 通訊接口與多個(gè)傳感器、執(zhí)行器或信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連接，通訊波特率為 1200 115200bps，通訊距離為《lkm。
7. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述液晶顯示屏為單色點(diǎn)陣式顯示屏，分辨率為240*128像素。
8. 如權(quán)利要求1或3所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所 述礦用數(shù)據(jù)分站的顯示驅(qū)動(dòng)板所含有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為至少20萬條 傳感器數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)包括通道號(hào)、采集時(shí)間、數(shù)據(jù)值、單位。
9. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所述地址 選擇開關(guān)由兩個(gè)10位BDC碼撥盤開關(guān)組成，通過手動(dòng)撥動(dòng)來設(shè)定礦用數(shù) 據(jù)分站在CAN總線通訊系統(tǒng)中的ID地址。
10. 如權(quán)利要求1或3所述的嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，其特征在于所 述本安電源的充電電池為12V/7.2AH蓄電池，本安電源通過內(nèi)置UPS切 換開關(guān)控制蓄電池充放電。
全文摘要
本發(fā)明一種嵌入式礦用數(shù)據(jù)分站，是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中使用的井下數(shù)據(jù)采集與控制裝置。該分站由本安電源、ARM控制器主板、CAN總線通訊板、顯示驅(qū)動(dòng)板、液晶顯示屏和防爆外殼組成。通過下行RS485總線實(shí)時(shí)采集掛接在該礦用數(shù)據(jù)分站上的各種模擬量、開關(guān)量、累積量傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示；根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化，按照設(shè)定的控制邏輯自動(dòng)對(duì)所掛接的輸出設(shè)備進(jìn)行斷電控制；通過上行CAN總線接口將數(shù)據(jù)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控。該分站適用于煤礦井下環(huán)境中，具有智能報(bào)警斷電控制和自主組網(wǎng)功能，是無主式煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，可及時(shí)減少煤礦安全事故的發(fā)生機(jī)率。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101599880SQ20081011453
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者侯增廣, 景奉水, 恩 李, 楊國棟, 梁自澤, 磊 石, 范長春, 民 譚, 趙曉光 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所