基于QoS的煤矿安全实时监测系统通信协议研究及系统设计

【摘要】：近年来,我国煤矿安全事故频频发生,造成了惨重的人员伤亡和巨大经济损失,给我国的煤矿行业的发展敲响了警钟。长期以来,我国煤炭行业走着一条粗犷式的发展道路,安全信息技术的网络化程度不高,井下安全生产情况不能及时传到井上生产控制中心,这些都是事故频发的症结所在。因此,建立一套完整的煤矿安全监控体系迫在眉睫。 本文通过对煤矿安全实时监测系统的需求分析,提出了基于B/S(Browser/Server)的分布式监控系统解决方案。监控网络分为三层: 1、在井下设计智能终端,它负责煤矿安全生产数据的采集并向井上传输。同时智能终端还具有瓦斯超限报警和瓦斯闭锁功能。以智能终端为无线网络的接入点,采用RFID(Radio Frequency Identification Technology)的技术设计便携式数据采集器,组建井下无线网络。井下有线网络和无线网络共同构建立体化的数据采集系统。 2、井上研制井端服务器,由井端服务器将矿井下的有线网络接入Internet网。并提供Web页供有权限的用户访问。 3、地面控制中心由客户终端和后台数据库组成,完成安全生产数据的统计、预测、分析,并对矿井的安全生产进行全面监控。 在煤矿安全实时监测系统的方案设计和开发过程中,本文重点研究了基于QoS(Quality of Service)的煤矿安全实时监测系统的通信协议。在分析系统传输数据特点、网络结构及其它总线优势的基础上,提出以改进的RS-485组网。通过对冲撞与避免,帧结构设计,优先权设定,差错控制,校验等技术的研究,提高网络传输质量,使系统在安全性、可靠性和实时性等方面满足煤矿实时监测系统应用的要求。 系统在硬件设计中采用了ZiLOG司的Z8F6423、Z8F042A、eZ80F91微处理器芯片研制井下智能终端、便携式数据采集器和井端服务器。最终完成煤矿安全实时监测系统的方案设计和部分软硬件的开发。