矿井安全监测系统中关键设备的研究与设计

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本文针对国内外煤矿矿井普遍采用的安全监测/监控技术进行了系统性的研究,采用三层网络体系结构和近年来迅速发展的CAN现场总线技术,结合射频识别(RFID)技术,提出了一种包括环境监测和人/车定位管理的分布式矿井安全综合监测系统的总体结构。  然后,本文对监测系统的关键设备之一——井下监测分站的技术要求和软硬件结构进行了全面的综合分析,对包括CAN总线通信接口的监测分站的硬件电路和控制程序进行了设计与研制;完成了环境数据监测、人/车定位信息处理、井下设备监控等应用软件的开发;实现了接口通信、数据采集与上传、断电仪控制、设备状态监测与运行控制、以及人/车定位管理等各项功能。对于影响设备/系统工作可靠性的抗干扰问题,进行了干扰源分析,并在设计过程中采取了多种抗干扰的有效措施。  瓦斯浓度是矿井安全监测的首要参量,所以智能瓦斯传感器是监测系统的另一关键设备。本文在深入分析和研究了智能瓦斯传感器的功能需求和技术特性后,采用催化燃烧型气敏元件作为瓦斯浓度的检测手段,对包括红外遥控器的智能瓦斯测试仪的硬件与软件进行了全面的设计与开发,实现了浓度测量的非线形修正算法,并确立了智能瓦斯传感器技术参数的标定与调校方案。  在课题研究工作的后期,本文针对地面监测主机(上位机)的软件需求进行了较为全面的分析,确定了监测软件系统的总体结构,完成了上位机监控程序主要功能模块的设计与开发。  最后,本文对研制的关键设备(原型)——监测分站和智能瓦斯测试传感器的主要功能进行了测试;对整个课题的研究与设计工作进行了总结,同时展望了今后进一步的相关工作。
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