基于总线协议的矿用通风机远程监控设备的研究

胡国勇

（阳煤集团翼城华泓煤业有限公司， 山西 阳泉 045000）

1 矿用通风机远程监控设备的整体结构设计

矿用通风机远程监控设备的整体结构包括设备电源、DSP主控模块，其中设备电源主要是为远程监控设备提供电能，确保设备的正常工作，DSP主控模块主要负责对通风机运行状态信号采集、数据分析、数据传递、报警、显示等功能，其在工作中对由各类传感器传递过来的的数据信息进行分析、处理，然后将监控到的数据信息传递到集控中心，当其检测到的各类数据超过系统设定的安全界限后，会自动发出报警信号，同时根据系统设定的处理方案自动控制风机进行相应的动作，以确保煤矿井下的通风安全[1]。矿用通风机远程监控设备的整体结构如图1所示。

在图1所示的矿用通风机远程监控设备中，主要通过布置在各监测点的各类传感器设备来完成对巷道内瓦斯浓度、通风机运行电流、电压、温度等信息的实时监测，并对从控制终端传送过来的控制信号的执行情况进行检测和反馈，并不断地修正[2]，直到各设备的运行情况均满足控制要求，在监控设备的控制终端，值班操作人员可以通过显示屏幕实时对控制系统进行控制参数修订、输入、设定关键控制值域，并且当系统发生故障报警时能够准确判断事故发生的原因、区域，及时采取应急控制措施，确保能够第一时间确定故障源并能在最短的时间内进行修复，保证煤炭生产企业的正常运转。

2 DSP主控模块的概述及特点

DSP是指数字信号处理设备，其主要作用是用于对各类采集到的数字信号进行处理，其不仅能够对处理对象进行编程处理，而且它的数据运行处理的速度远远超过普通的数据处理设备，能够满足瞬时、大容量、高精确性的数据处理要求，总的来说在该通风机远程监控设备中，DSP主控模块需具备以下特点，才能够满足矿用通风机远程监控设备对通风机运行情况实时监控的要求[3]。

1）应具有改进型的哈佛结构，实现将数据储存空间和程序代码的有效隔离，同时需要允许能同时进行数据的读取和数据的写入。

2）需要在内部设置高速的硬件乘法数据算法，加强其多级流水线功能，实现对大容量数据的高速、精确处理。

3）采用多总线结构和流水线技术，以加强处理器的数据处理和多通道的信息传递功能。

4）需要采用具有标准协议的信号处理寻址方式和寻址指令，以进一步缩短对各类采集信号的处理时间，确保监测系统的及时性和有效性。

图1 矿用通风机远程监控设备的整体结构示意图

3 通风机监测点位的选择

为了确保通风机远程监控系统对通风机运行情况监测的准确性，需在通风机设备内布置多个监控点，实现对通风机运行情况的准确监测[4]，其监控信息主要包括风机的风压、电机轴承温度、绕组温度及电机轴的振动参数等，综合这些监控数据即可准确的判断通风机的运行状态，其监控点位的分布如图2所示。

图2 通风机监测点位的分布

4 通风机监测设备监测数据传输方案

为了确保通风机监测设备数据传输的安全、可靠，其设备监测数据传输系统应具有以下特点[5]：

1）抗干扰能力强。通风机常设置在工况比较复杂的地方，且各类电器设备多，信号干扰大，为了确保监测系统对采集到的信息传递的准确性、及时性、可靠性、完整性，就必须要求监测设备的传输方案应具有极强的抗干扰能力。

2）高速传输功能。为了确保对巷道内有毒气体含量及通风机运行状态的精确监测，矿用通风机远程监控系统在巷道和各通风机设备上布置了大量的数据监测点，因此在同一时刻会有大量的数据信号在系统内进行传输，因此为了确保能够将采集的数据信息及时传递到控制中心，就要求监测数据传输系统具有很高的传输速度。

通风机监测设备监测数据传输系统通过对各监测点的信号的采集，然后利用变送器设备将这些数字信号转换为标准的电流信号传递给数据采集和处理模块，然后再将这些数据进行量化处理，传递给集成控制系统，同时当集成控制系统发出控制信号后，也通过该数据传输设备进行相关信号转换后，最终传递到通风机的执行机构，确保通风机能够根据指令调节运行方式，确保煤矿井下巷道内的气流的有效性，其传输结构如图3所示。

图3 通风机监测设备数据传输系统示意图

5 结论

基于总线协议的矿用通风机远程监控设备，可根据煤矿井下的生产和环境监测情况实时对通风机进行控制，不但可以确保煤矿井下的安全生产而且能够极大地提升通风机的使用效率和经济性。