矿用排水监控系统的分析

342014.18网络与信息工程矿用排水监控系统的分析徐维泽,程海,燕斌,王昊星,孙乐（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安，710077）摘要：针对国内各大煤矿的需求，设计了一种基于ATmega16的矿用排水监控系统，该系统由信号采集模块、can总线通讯模块、电源模块、I/O控制模块、上位机模块组成，实现了水压、流量、温度实时监测以及水泵启停控制等功能，并配以自行设计的上位机显示界面，使整套开发系统兼备可视化与实时性的双重要求。关键词：Atmega16；水压；can总线通讯；监控中图分类号:TP216文献标识码:AResearchonminedrainagecontrolsystemXuWeize,ChengHai,YanBin,WangHaoxing,SunYue(Xi’anResearchInstituteofChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorp,Xi’anShanXi,710077)Abstract：Forthedemandofdomesticcoalmines,thispaperdesignedanminedrainagecontrolsystembasedonthechipofATmega16,thesystemiscomposedofthesignalacquisitionmodule,canbuscommunicationmodule,powersupplymodule,I/Ocontrolmoduleandthehostcomputermodule,itachievedareal-timemonitoringofwaterpressure,flow,temperatureofthehydrologicalobservationpoint,andthestartandstopcontrolfunctionofpump,andalsoaccompaniedbyaself-designedPCdisplayinterface,andthewholedevelopmentsystemhasdualrequirementofvisualizationandreal-time.Keywords：Atmega16;waterpressure;canbuscommunication;real-timemonitoringandcontrolling0引言近年来，随着我国煤炭行业的迅猛发展，在追求煤炭高产量的同时矿井灾害的预防也显得愈发的迫切，在灾害事故中透水事故占煤矿易发事故比例较大，因此合理有效的预防透水事故发生是保护工人安全作业的重要保证，其中对于钻孔水压、温度，以及明渠流量与管道流量的监测是预防透水事故发生的重要指标。因此本篇论文以精确测量钻孔水压为核心，通过对水压参数的监测，间接控制水箱中潜水泵的启停状态，达到水文监测与控制的双重目的。同时，上位机显示界面采用SQL数据库与Delphi,C#进行设计，界面友好，易于操作。不仅能实时显示数据变化，而且还能对数据进行存储，绘制曲线，打印报表等，当发生故障时，还可以及时进行声光报警等。综上，从功能方面考虑，该系统上位机与下位机均已达到煤矿要求，从安全方面考虑，根据国家煤矿安全标准，对其所规定的监测项目进行相关实验，实验结果表明系统在恶劣条件下工作安全稳定，因此该系统不仅在功能上满足要求而且在安全性能上也满足要求，为煤矿的安全生产提供强有力的保证。1矿用排水监控系统整体结构矿用排水监控系统在设计上采用了模块化思想,由传感器模块（水压、温度、流量）、信号采集模块、CAN总线通讯模块、电源模块、I/O隔离模块、主机与从机模块、上位机显示模块组成，系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图主机的功能为：向从机发送命令，命令主要分为三种：1、控制从机采集数据时间间隔；2、控制水泵启停；3、选择从机编号。从机功能为：采集4-20mA信号并对所采集的信号进行判断，若达到上限值则进行启泵操作。CAN通讯模块的功能为：将串口232协议转换成CAN信号协议，它是不同协议之间转换的一个桥梁。352014.18网络与信息工程其整体工作流程为：首先，上位机通过主机与CAN通信模块向从机发送命令，即选择从机编号，当对应从机收到命令后则进行电信号采集，采集后进行判断比较，如果达到上限则开启水泵抽水，直到抽取到设定下限位置，相应的数据会通过CAN通信模块与主机返回给上位机。流程如图2所示。图2工作流程图同时，上位机将接收到的数据存入SQL数据库中进行保存，在主显示界面实时在线显示水压、温度、流量等数据信息，根据用户需要也可用曲线的方式进行显示，并进行报表打印。主机从机控制器如图3所示。主机从机图3主从控制器2矿用排水监控系统的硬件设计2.1ATmega16的结