煤礦遠程通訊中的CAN-bus應用

1.1 前言
煤礦安全無疑已成為社會關(guān)注的熱點，不僅對社會經(jīng)濟有影響，更關(guān)乎礦業(yè)人員的生命安全。產(chǎn)生煤礦安全隱患的原因之一是對有害情況的監(jiān)測和控制存在一些缺陷；并且，煤礦中各種類型系統(tǒng)相互獨立，信息不互通，也是造成統(tǒng)一管理不便的原因。隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的管理越來越規(guī)范，加強了對煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度，要求對礦井設備不僅有更全面的功能，通訊也要更加的實時可靠，以便及時了解與查詢現(xiàn)場安全監(jiān)測監(jiān)控信息。
在此，我們根據(jù)自身經(jīng)驗，以及一些煤礦領(lǐng)域的相關(guān)應用，提出一種性價比非常高的現(xiàn)場總線通訊系統(tǒng)，即CAN-bus總線方案，用來解決煤礦系統(tǒng)的通訊問題。
1.2 煤礦通訊現(xiàn)狀
煤礦井下的環(huán)境是非常復雜和惡劣的，需要的工作設備和監(jiān)測設備也非常之多。井下檢測環(huán)境的主要特點有：
1、環(huán)境異常惡劣。系統(tǒng)的觀測點多數(shù)都在井下和高壓設備的環(huán)境中，受到較強的電磁
輻射和耐潮耐腐的考驗，不僅檢測的準確度受到一定的干擾，而且數(shù)據(jù)的傳輸也變得不那么可靠。
2、檢測對象種類繁多。礦井下的很多環(huán)境參數(shù)都會牽涉到事故的發(fā)生。比如通風不足造成瓦斯?jié)舛冗^大可能導致瓦斯爆炸。一氧化碳濃度過大會導致井下工作人員中毒，等等。所以每一項相關(guān)的參數(shù)都得測量并及時準確的傳輸?shù)娇刂?a target='_blank' class='arckwlink_none'>中心，便于分析當前井下環(huán)境的安全程度，盡可能的避免煤礦事故。
3、測點分布廣。測點分布不僅廣，而且分布不均勻，從而使傳感器信號和各種檢測信號傳送變得復雜和困難。
4、需要中央監(jiān)控室集中監(jiān)測。系統(tǒng)觀測項目多，測點分布廣，一般設置在煤礦調(diào)度室進行集中監(jiān)測與控制，所以需要安全可靠的遠距離傳輸。
這里列出部分的重要煤礦設備及其相關(guān)的測量控制參數(shù)。
?? 考勤和巡檢系統(tǒng)：實際上可以將考勤和巡檢功能用一個系統(tǒng)來完成，不必分成獨立的兩個系統(tǒng)。該系統(tǒng)已使用到射頻讀卡技術(shù)。整個系統(tǒng)用于人員安全和記錄管理。
?? 安全環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)：主要用于測量自然環(huán)境參數(shù)，如甲烷（瓦斯）CH4濃度、一氧化碳CO濃度，二氧化碳CO2濃度、風速風向、負壓、溫度、濕度、粉塵濃度等。
?? 變電所電力采集器：采集的電氣參數(shù)為功率、電壓、電流、電能等。非電氣參數(shù)為水倉液位、變壓器油溫、抽風機負壓、料位等。
?? 泵房控制器：泵的開停控制，甲烷（瓦斯）CH4濃度、水位、濕度、粉塵濃度和風門等。
?? 皮帶機：因皮帶機埋機頭，拉斷皮帶等事故時有發(fā)生，所以對其保護應加強，實時監(jiān)控煤位、防滑、巷道通訊、煙霧濃度等。
?? 工作面：開停控制、甲烷（瓦斯）濃度、一氧化碳濃度、濕度、粉塵濃度和風門等。
?? 掘進頭：開停控制、一氧化碳濃度、濕度、粉塵濃度、風速、風筒和風門等。
這些系統(tǒng)可能來自不同的廠家，有不同的通訊接口，控制方式各異，那么給整體的管理帶來了極大的不便。即使采用統(tǒng)一的接口，傳統(tǒng)的RS-485方式也已經(jīng)不適合如此大型的整體項目，當前形式迫切需要我們提出新的通訊解決方案。