礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)自主研發(fā)的多種監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)改善煤礦安全生產(chǎn)狀況起到了積極作用，通過(guò)對(duì)井下環(huán)境參數(shù)的分析，為事故發(fā)生的可能性提供數(shù)據(jù)資料，以便于對(duì)將要發(fā)生的事故采取防范措施；對(duì)即將發(fā)生的事故及時(shí)給予報(bào)警，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷電，以避免事故的擴(kuò)大化；在發(fā)生事故時(shí)，及時(shí)給出逃生路線，為實(shí)施救援提供信息。但是很多監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在著很多弊端，由于不同系統(tǒng)的監(jiān)控相互獨(dú)立，兼容性差，而且網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)由于采用不同的通信和信息交換標(biāo)準(zhǔn)，很難做到信息共享和統(tǒng)一管理。充分利用先進(jìn)性的信息化手段和工業(yè)監(jiān)控技術(shù)，加快礦井機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化建設(shè)，解決我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)中的共性、關(guān)鍵性難題，是改善我國(guó)煤礦安全狀況的重要手段和推動(dòng)煤礦安全生產(chǎn)工作的有力措施。
[0003]因此，該研究針對(duì)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)中存在的問(wèn)題，選擇煤礦安全自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控及管理系統(tǒng)作為主要研究?jī)?nèi)容是非常必要的。采用協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)制，可同時(shí)傳輸RS-485以及CAN接口信息，并對(duì)不同的串口協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一。隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)以其體積小、可靠性高、功耗小等特點(diǎn)獲得了廣泛的發(fā)展空間。
[0004]本研究中設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置就是基于ARM的井下網(wǎng)絡(luò)智能分站，采用32位處理器LPC2148，并嵌入了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ C/OS -1I和開(kāi)放的TCP/IP通信協(xié)議。它提高了系統(tǒng)的處理速度，而且具有良好的兼容性。其成果對(duì)提高安全檢測(cè)、監(jiān)控的自動(dòng)化、信息化水平，增強(qiáng)煤礦安全調(diào)度指揮、管理決策能力具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的系統(tǒng)兼容性差，通訊協(xié)議無(wú)法統(tǒng)一，通信接口單一，硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，體積大、可靠性差，功耗大等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置，其包括:模擬量采集電路、開(kāi)入開(kāi)出電路、通信接口電路、存儲(chǔ)接口電路、低通濾波電路、人機(jī)界面、隔離驅(qū)動(dòng)電路、主控單元、裝置電源模塊，其特征是:模擬量采集電路將三相交流信息經(jīng)PT、CT傳輸?shù)窖b置接口端子，經(jīng)隔離變換后轉(zhuǎn)換成合理的電信號(hào)再經(jīng)低通濾波電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)轿⑻幚韱卧?，可?shí)現(xiàn)模擬信息的采集工作，同時(shí)可通過(guò)開(kāi)入開(kāi)出模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制，對(duì)不同開(kāi)關(guān)的模擬量的監(jiān)測(cè)是通過(guò)通信接口的傳輸完成的，最終可在人機(jī)界面進(jìn)行操作。
[0007]所述的模擬量采集電路主要是變換器。每塊模擬量采集板都由3組電壓\電壓變換器LCTV52CF和四組電流\電壓變換器LCTA51BF組成。電壓互感器采用型號(hào)TR1176-4C，保護(hù)電流互感器采用TR0176-4C，測(cè)量電流互感器采用TR0176-4C。
[0008]所述的開(kāi)入電路是將開(kāi)關(guān)的電量信息或者位置信息由繼電器傳輸，所用繼電器型號(hào)為NC4D - JP,開(kāi)出電路是對(duì)控制量進(jìn)行操作，所用繼電器型號(hào)為DSP2a — L2。
[0009]所述的逆變電路是三相全橋逆變電路，由六個(gè)IRGB20B120UD-EP型號(hào)的絕緣柵雙極型晶體管組成。
[0010]所述的通信接口電路是與各智能模塊信息傳輸?shù)年P(guān)鍵電路，該總線電路由MAX485CSA芯片和2個(gè)120 Ω組成，為信息準(zhǔn)確、穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)中添加了光電隔離器和瞬態(tài)抑制二極管，型號(hào)分別為6N137和SMBJ5.0CA。
[0011]所述的存儲(chǔ)接口電路的核心芯片是鐵電存儲(chǔ)器AT24C256。
[0012]所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路是有光電隔離器、電磁吸收器等。主要芯片有6N137、TLP521、TAIYO-DDLCZFBM 等。
[0013]所述的電源模塊型號(hào)為VFB1215MP。
[0014]所述的主控單元分為任務(wù)管理和信息處理兩大部分，前者采用芯片ARM7LPC2148，后者采用芯片TMS320F28335。
[0015]本發(fā)明的有益效果是為了使礦井設(shè)備層的電量信息能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的傳輸?shù)街袠袥Q策層，匯集不同協(xié)議的設(shè)備信息，并且在傳統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上增設(shè)了防越級(jí)跳閘保護(hù)功能，本設(shè)計(jì)在RS-485接口電路中選用雙向TVS，型號(hào)為SMB J5.0CA，可在正方方向吸收瞬時(shí)大脈沖功率，保護(hù)通信信號(hào)，同時(shí)采用高速光耦合器，有效抑制了信號(hào)干擾。本系統(tǒng)采用ARM7LPC2148與TMS320F28335協(xié)同運(yùn)行，ARM7可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的管理，DSP28335在處理傳統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)多Agent的防越級(jí)跳閘的保護(hù)。人機(jī)接口模塊由TFT1289真彩液晶顯示器和4X4按鍵組成，用來(lái)輸入和顯示系統(tǒng)工作的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)可視化。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置整體控制框圖；
圖2是礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置模擬量采集圖；
圖3是鐵電存儲(chǔ)器AT24C256接口電路圖；
圖4是RS-485總線通信模塊；
圖5是兩種報(bào)文幀格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置，其包括:模擬量采集電路、開(kāi)入開(kāi)出電路、通信接口電路、存儲(chǔ)接口電路、低通濾波電路、人機(jī)界面、隔離驅(qū)動(dòng)電路、主控單元、裝置電源模塊，其特征是:模擬量采集電路將三相交流信息經(jīng)PT、CT傳輸?shù)窖b置接口端子，經(jīng)隔離變換后轉(zhuǎn)換成合理的電信號(hào)再經(jīng)低通濾波電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)轿⑻幚韱卧蓪?shí)現(xiàn)模擬信息的采集工作，同時(shí)可通過(guò)開(kāi)入開(kāi)出模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制，對(duì)不同開(kāi)關(guān)的模擬量的監(jiān)測(cè)是通過(guò)通信接口的傳輸完成的，最終可在人機(jī)界面進(jìn)行操作。
[0018]礦井供電監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置整體控制框圖和主電路原理圖如圖1和圖2所示。該信息監(jiān)測(cè)裝置主要由ARM微控制器、存儲(chǔ)器單元、鍵盤(pán)接口、LCD顯示模塊、通信模塊等部分組成，如圖1所示。微控制器采用NXP公司的支持實(shí)時(shí)仿真的ARM7TDM1-S芯片LPC2148，將基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于礦井監(jiān)測(cè)裝置中，具有集成度高、運(yùn)行速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。LPC2148內(nèi)部集成了 512KBFLASH和32KBRAM，在此外接非易失性鐵磁存儲(chǔ)器AT24C256，提高了信息安全可靠性。人機(jī)交互與液晶顯示模塊主要實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入和顯示界面的人機(jī)操作。由于受礦井環(huán)境的影響，因此對(duì)RS-4