CN109377687A - 一种矿用语音报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用语音报警系统，包括：主机单元和分机单元；主机单元包括：主控制器、报警触发电路、主报警电路、主应答/复位电路、显示电路、分机通信接口电路、主语音通信电路；分机单元包括：子控制器、子报警电路、子应答电路、主机通信接口电路、子语音通信电路。本发明提供的矿用语音报警系统，具备方便快捷的实时报警功能，恶性事件一旦发生，能在第一时间发出报警信号；具有详细报警地点显示功能，控制室收到报警信号后，能立刻明确报警地点，并将报警信号及时传递到报警点进行报警；具有语音通信功能，报警点和控制室之间能够及时交换信息，方便控制室制定正确的处理方案；使控制室第一时间了解现场情况。

Description

一种矿用语音报警系统

技术领域

本发明涉及矿用报警系统技术领域，更具体的说是涉及一种矿用语音报警系统。

背景技术

随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以传感技术、电子技术、计算机技术等为基础的煤矿综合监控系统在我国的煤矿中得到了广泛的应用。现有的这些系统主要通过各类传感器对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行实时监测和控制，一旦监测到报警信号，便通过现场传感器的声光报警方式对井下工作人员进行报警提示。

然而目前的煤矿综合监控系统井下传感器的声音报警只能是根据传感器信号采取相应的报警信息的提示。但是其并未考虑到现场环境错综复杂，例如由于干扰因素造成的信号误触发、误判断，从而导致的误报警，使得现场工作人员无法及时、准确的对危险做出正确的处理，增大了事故恶化的可能性。

因此，提供一种可对报警信号进行实时正确处理、安全性高的矿用语音报警系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种矿用语音报警系统，一方面对信号进行良好的隔离，避免了信号的误干扰，增强了信号的抗干扰能力，使得系统能够更好对信号进行实时正确的处理，避免了事故的发生以及进一步恶化的可能；另一方面，通过系统的设计，大大提高了自动化水平，减省了人力，提高效益的同时也提高了工作环境的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿用语音报警系统，包括：主机单元和分机单元；其中：主机单元包括：主控制器、报警触发电路、主报警电路、主应答/复位电路、显示电路、分机通信接口电路、主语音通信电路；分机单元包括：子控制器、子报警电路、子应答电路、主机通信接口电路、子语音通信电路；其中：

所述主应答/复位电路包括主应答按键和复位按键；所述子应答电路包括子应答按键；

所述分机通信接口电路与主机通信接口电路连接，用于建立起主控制器与子控制器的信息传递通道；

所述主语音通信电路与子语音通信电路全部接通，用于实现主控制器与子控制器之间的语音通话信息交流；

所述报警触发电路实时监测报警点的安全状态，并生成报警信号；

所述主控制器接收到所述报警信号后发出指令信号，控制所述主报警电路发出报警铃声，同时控制所述显示电路显示报警点的详细地址信息；

按下所述主应答按键生成应答信号，所述主控器接收到所述应答信号后发出指令信号，控制所述主报警电路关闭报警铃声；同时所述主控制器将所述报警信号发送给所述子控制器；

所述子控制器收到所述报警信号后发出指令信号，控制所述子报警电路发出报警铃声；

按下所述子应答按键生成收到应答信号，所述子控制器收到所述收到应答信号后发出指令信号，控制所述子报警电路停止报警铃声，同时所述子语音通信电路接通；同时所述子控制器生成通话开启信号，并将所述通话开启信号发送到所述主控制器，控制所述主语音通信电路接通；

按下所述复位按键生成复位信号，所述主控制器接收到所述复位信号后发出指令信号，控制矿用语音报警系统恢复到初始状态。

有益效果：本发明提出的矿用语音报警系统，具备方便快捷的实时报警功能，恶性事件一旦发生，能在第一时间发出报警信号；具有详细报警地点显示功能，控制室收到报警信号后，能立刻明确报警地点，并将报警信号及时传递到报警点进行报警；具有语音通信功能，报警点和控制室之间能够及时交换信息，方便控制室制定正确的处理方案；使控制室第一时间了解现场情况。

优选的，在上述一种矿用语音报警系统中，所述主控制器选用型号为STM32F103C8的微控制器。其集高性能、实时性、低功耗、低电压等于一身，同时还具有高集成度和开发简易的特点。

优选的，在上述一种矿用语音报警系统中，所述显示电路的设计为：选用已成品的触摸显示屏，直接利用RS-485接口实现所述触摸显示屏与所述主控制器的通信；当无报警信号时，所述触摸显示屏上显示“normal”。

优选的，在上述一种矿用语音报警系统中，所述主报警电路与所述子报警电路均设计有光耦电路。由于现场环境错综复杂，干扰因素众多，为避免不必要的误触发信号导致的误报警，特此设计光耦电路，有效提高了电路的抗干扰能力。

优选的，在上述一种矿用语音报警系统中，所述主语音通信电路与所述子语音通信电路均设置有具有巴特沃斯响应RC有源滤波器。其中，电压控制电压源电路是具有巴特沃斯响应的二阶RC有源滤波器的常用电路，采用此电路有效提高了系统的通话质量。

优选的，在上述一种矿用语音报警系统中，所述分机通信接口电路通过RS-485接口连接各主机通信接口电路。采用RS-485传输数据，实现了主机与分机间的远程数据传送、控制；信号差分传输大幅增加了信号误差容限，增强了抗干扰能力。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种矿用语音报警系统，一方面对信号进行了良好的隔离，避免了信号的误干扰，增强了信号的抗干扰能力，使得系统能够更好对信号进行实时正确的处理，从而让现场工作人员能够在第一时间对报警信息进行实时正确的处理，避免了事故的发生以及进一步恶化的可能；另一方面，通过系统的设计，大大提高了自动化水平，减省了人力，提高了效益的同时也提高了工作环境的安全性。

本矿用语音报警系统可以较好的应用于矿用带式输送保护系统，使用于含有爆炸型气体(甲烷)和煤尘的煤矿井下或露天煤矿，选煤厂等一切带式运输系统，可通过语音报警实现皮带机打滑、超温、洒水、堆煤、急停、跑偏、撕裂、烟雾、张力、电机电流、电机等基本保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的系统结构图；

图2附图为本发明主控制器的电路图；

图3附图为本发明主报警电路/子报警电路的电路图；

图4附图为本发明主语音通信电路/子语音通信电路中的滤波电路图；

图5附图为本发明分机通信接口电路/主机通信接口电路的电路图；

图6附图为子控制器的程序流程图；

图7附图为主控制器的程序流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种矿用语音报警系统，一方面对信号进行良好的隔离，避免了信号的误干扰，增强了信号的抗干扰能力，使得系统能够更好对信号进行实时正确的处理，免了事故的发生以及进一步恶化的可能；另一方面，通过系统的设计，也大大提高了自动化水平，减省了人力，提高了效益的同时也提高了工作环境的安全性。

一种矿用语音报警系统，包括：主机单元和分机单元；主机单元包括：主控制器、报警触发电路、主报警电路、主应答/复位电路、显示电路、分机通信接口电路、主语音通信电路；分机单元包括：子控制器、子报警电路、子应答电路、主机通信接口电路、子语音通信电路；其中：

主应答/复位电路包括主应答按键和复位按键；子应答电路包括子应答按键；分机通信接口电路与主机通信接口电路电性连接，用于建立起主控制器与子控制器的信息传递通道；主语音通信电路与子语音通信电路全部接通，可实现主控制器与子控制器之间的语音通话信息交流。

请参阅附图1，本系统设计方案采用在监控室设主机单元，各地点设立分机单元的多机联动组网方式。即主要包括用STM32作为主控制器设计一个报警系统总机和若干报警系统分机。报警触发电路在灾情监测点设置有检测传感器，实时监测监控点的报警情况和工作情况；当无报警信号时，显示电路的显示屏上显示“normal”；一旦有报警信号传来，主报警电路发出报警铃声，显示电路的显示屏立刻显示详细报警点的详细地址信息，例如屏幕显示“1”，表示1号机所在报警子机发出了报警信号；总机单元没有作任何处理之前，主报警电路的报警铃声一直响，显示电路的显示也一直存在；当按下主应答按键后，主报警电路停止报警铃声，但显示电路的地址依然显示；分机单元接收到报警信号后，子报警电路发出警报铃声，使得工作人员能第一时间赶到现场处理；当按下子应答按键后，子报警电路停止报警铃声，并且接通子语音通信电路与主语音通信电路，实现主机单元与分机单元的语音通信；待事件处理结束以后，控制人员按下复位按键，系统恢复原始状态。

请参阅附图2，主控芯片的选择：主控制器选用高性能的Cortex^TM-M332位的RISC内核，其工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，具有丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。具体的主控制器选用型号为STM32F103C8的微控制器，其包含2个12位的ADC，3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口，2个I2C接口和SPI接口，3个USART接口、1个USB接口和1个CAN接口；供电电压为2.0V至3.6V，包含-40℃至+85℃温度范围和-40℃至+105℃的扩展温度范围。

请参阅附图3，主报警电路的设计(子报警电路也是如此)：主报警电路和子报警电路用于提示监控人员或者主控室管理员及时发现报警。考虑现场环境错综复杂，干扰因素众多，为避免不必要的误触发信号导致的误报警，特此设计光耦电路以提高系统电路的抗干扰能力。

请参阅附图4，主语音通信电路的设计(子语音通信电路也是如此)：系统采用有线全双工通信方式。语音通信的关键是滤波和放大。为提高通话质量，语音通信电路选择具有巴特沃斯响应的二阶RC有源滤波器作为设计方案；具体的选择电压控制电压源电路。

请参阅附图5，分机通信接口电路与主机通信接口电路的设计：分机通信接口电路与主机通信接口电路通过RS-485接口电路连接，用于建立起主控制器与子控制器的信息传递通道。主要完成报警信号、应答信号、收到应答信号、通话开启信号的传送。

其中，报警信号包括具体地址和检验码等。根据系统的功能以及通信的要求，本矿用语音报警系统定义了数据通信的相关协议。通信协议定义如下：当主控制器接收报警信号后，主报警电路发出报警铃声，显示电路显示报警点的详细地址；按下主应答按键生成应答信号，主控制器接收到应答信号后主报警电路关闭报警铃声，与此同时主控制器将报警信号通过分机通信接口电路与主机通信接口电路之间的数据线发给子控制器；子报警电路发出报警铃声，分机单元进入等待子机应答信号阶段；现场人员听到报警铃声立刻赶往报警点，并按下子应答按键生成收到应答信号，子控制器接收到收到应答信号后，子报警电路关闭报警铃声，并且子语音通信电路接通；同时子控制器向主控制器发送通话开启信号，主语音通信电路接通，实现了主机单元与分机单元的语音通话信息交流。等事件处理结束以后，控制人员按下复位按键，语音报警系统恢复原始状态。

本发明通过RS-485接口接通分机通信接口电路与主机通信接口电路，完成了数据通信。主要是采用主从、差分传输，采用2线制的接线方式，差分信号采用负逻辑，即2～6V表示逻辑“0”；－6～－2V表示“1”。信号差分传输大幅增加了信号误差容限，增强了抗干扰能力。在传输速度、传输距离以及误差率方面均优于RS-232。

请参阅附图6～7，主控制器通过RS-485接口连接各子控制器，实现了远程数据传送、控制等功能。在数据通信模块，其主要包括报警信号传递给子控制器，子控制器查询到报警信号后发送收到应答信号，并接通子通话电路，同时子控制器向主控制器发送通话开启信号，子控制器处理完事件后，主控制器发送复位信号。根据信号特性，采用RS-485接口，异步串行方式，为半双工传输，传输速率设定为115200bps。在本通信协议中设定检测到1个确认的低电平则认为有数据传来，即起始位为“0”；设定档信息和校验全部接受完成后收到1位高电平则认为是停止接收，即停止位为“1”。分机编码范围从01H-FFH，总共可以表示255个分机，系统启动后，如果主控制器有报警信号，报警信号向子控制器发出后，主控制器就转入等待“收到应答信号”的程序，当主控制器收到“收到应答信号”后才转入“等待通话信号”的子程序。至于复位信号，由于系统在运行过程中，所有的子机同时在检测或等待通信线路上的信号，只要检测到00H，子机都会执行一次复位程序。程序中校验信号是为防止信息出错设置的一种信息，通常有奇偶校验、CRC校验等。为提高数据通信的可靠性，本系统采用CRC校验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种矿用语音报警系统，其特征在于，包括：主机单元和分机单元；其中：主机单元包括：主控制器、报警触发电路、主报警电路、主应答/复位电路、显示电路、分机通信接口电路、主语音通信电路；分机单元包括：子控制器、子报警电路、子应答电路、主机通信接口电路、子语音通信电路；其中：

所述主应答/复位电路包括主应答按键和复位按键；所述子应答电路包括子应答按键；

所述分机通信接口电路与主机通信接口电路连接，用于建立起主控制器与子控制器的信息传递通道；

所述主语音通信电路与子语音通信电路全部接通，用于实现主控制器与子控制器之间的语音通话信息交流；

所述报警触发电路实时监测报警点的安全状态，并生成报警信号；

所述主控制器接收到所述报警信号后发出指令信号，控制所述主报警电路发出报警铃声，同时控制所述显示电路显示报警点的详细地址信息；

按下所述主应答按键生成应答信号，所述主控器接收到所述应答信号后发出指令信号，控制所述主报警电路关闭报警铃声；同时所述主控制器将所述报警信号发送给所述子控制器；

所述子控制器收到所述报警信号后发出指令信号，控制所述子报警电路发出报警铃声；

按下所述子应答按键生成收到应答信号，所述子控制器收到所述收到应答信号后发出指令信号，控制所述子报警电路停止报警铃声，同时所述子语音通信电路接通；同时所述子控制器生成通话开启信号，并将所述通话开启信号发送到所述主控制器，控制所述主语音通信电路接通；

按下所述复位按键生成复位信号，所述主控制器接收到所述复位信号后发出指令信号，控制矿用语音报警系统恢复到初始状态。

2.根据权利要求1所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，所述主控制器选用型号为STM32F103C8的微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，所述显示电路的设计为：选用已成品的触摸显示屏，直接利用RS-485接口完成所述触摸显示屏与所述主控制器的通信。

4.根据权利要求3所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，当无报警信号时，所述触摸显示屏上显示“normal”。

5.根据权利要求1所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，所述主报警电路与所述子报警电路均设计有光耦电路。

6.根据权利要求1所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，所述主语音通信电路与所述子语音通信电路均设置有具有巴特沃斯响应RC有源滤波器。

7.根据权利要求1所述的一种矿用语音报警系统，其特征在于，所述分机通信接口电路通过RS-485接口连接各主机通信接口电路。