CN204116855U - 一种煤矿井下可视化智能监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下可视化智能监控装置，涉及煤矿井下监控技术领域。该装置有一嵌入式MCU、分别与嵌入式MCU连接的模拟量输入单元、开关量输入单元、开关量输出单元、实时时钟单元、通信单元、存储单元、本安液晶单元、电源，开关量输入单元采集的开关信号通过光电隔离电路输入嵌入式MCU，处理后通过光电隔离电路输出。优点：兼容性高，提高监测精度、减少硬PLC监控带来的不便，可以在各类生产过程中及时、精确、方便的监测各种信息，指导生产，保证煤矿的安全生产和煤矿工人的人身安全，最大限度减少财产损失。

Description

一种煤矿井下可视化智能监控装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下监控技术领域，具体是一种煤矿井下可视化智能监控装置。

背景技术

煤炭行业一直是我国的能源支柱，良好和安全的开采环境对提高我国的煤炭产量和保证广大煤矿工人的生命安全有着重要的意义。随着电子技术、计算机软件硬件技术的迅猛发展，国内各主要科研单位和生产厂家相继推出了几十种监控装置。这些装置技术特点、功能各有所长，但标准不统一，初期投资巨大，维护成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种煤矿井下可视化智能监控装置，提高监测精度、减少硬PLC监控带来的不便，可以在各类生产过程中及时、精确、方便的监测各种信息，指导生产，最大限度减少财产损失。

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种煤矿井下可视化智能监控装置，包括嵌入式MCU、分别与嵌入式MCU连接的模拟量输入单元、开关量输入单元、开关量输出单元、实时时钟单元、通信单元、存储单元、本安液晶单元、电源，开关量输入单元采集的开关信号通过光电隔离电路输入嵌入式MCU，处理后通过光电隔离电路输出。

本实用新型的优点

本实用新型的有益效果是：兼容性高，提高监测精度、减少硬PLC监控带来的不便，可以在各类生产过程中及时、精确、方便的监测各种信息，指导生产，保证煤矿的安全生产和煤矿工人的人身安全，最大限度减少财产损失。

附图说明

图1为本发明结构原理框图；

图2为通信单元原理框图。

具体实施方式

参照图1，以下结合附图对本发明进行详细的描述。

一种煤矿井下可视化智能监控装置具有嵌入式MCU、模拟量输入单元、开关量输入单元、开关量输出单元、光电隔离电路、实时时钟单元、通信单元、存储单元、本安液晶单元以及电源。嵌入式MCU作为嵌入式软PLC的主控中心，模拟量输入单元、实时时钟单元、存储单元以及本安液晶显示单元通过IO口与嵌入式MCU连接。

开关量输入单元采集的开关量信号通过光电隔离电路进行光电隔离后输入嵌入式MCU，处理后通过光电隔离电路输出。

模拟量经模拟量输入单元调理后通过IO口与嵌入式MCU连接。

实时时钟单元通过IO口与嵌入式MCU连接，为系统监控和数据存储提供时间参数。

存储单元为非易失性存储器，用于存储一定时间的数据。

通信单元包括串口、现场总线、RS485接口和程序下载接口。串口用于编辑开发系统数据通信、系统调试和低速数据传输；现场总线、RS485接口用于监控数据的可靠、准确、远距离传输；程序下载接口用于将运行程序下载到嵌入式PLC中。

电源采用带有软启动减压稳压功能的本质安全型电源，可以通过对输出电压和电流的监控，在出现过压过流情况时，关断电源的输出，限制能量的释放。

本安液晶单元采用本质安全型触摸液晶显示屏，人机交互界面可以显示系统运行状态、控制系统运行参数。

在PLC控制装置中，大多数输入信号为开关量，包括各种按钮、行程开关、接触器/继电器接点、传感器检测输入等。这些输入信号一般可以直接与输入接口进行连接，经过嵌入式软PLC系统内部输入接口电路的信号转换，变成嵌入式软PLC系统的输入信号。但在工作环境复杂的工业现场，难以避免各种设备的干扰，如果输入模块设计不当，就会造成系统不稳定甚至误操作等重大失误。为了提高系统的抗干扰能力与工作可靠性，嵌入式软PLC装置输入接口电路中通常采用光电隔离的措施，这样就大大减小设备之间的相互干扰，对二次电路进行电“绝缘”。同时，在一次电路或二次电路中，应设计有RC滤波电路以降低输入电流和消除高频干扰信号。在设计输入模块时主要考虑到提高系统的抗干扰性，并使工业现场能与主机相互隔离，避免外电路故障而影响到主机的工作。当开关量输出信号的负载较小时，一般可利用嵌入式软PLC装置的输出接口直接驱动；对于大电流负载，则需通过继电器触点输出、直流晶体管输出、双向晶闸管输出等间接驱动负载。

在工业控制中，需要将开关机前的相关数据记录下来，以便下次系统运行时使用已经设置好的参数，有些重要数据也需要实时保存。以保证掉电或意外发生时不受影响。实时时钟单元为系统监控和数据存储提供时间参数，存储单元用于存储系统和监控数据。所有采集到的数据都要发送到监控中心。现场总线接口用于监控数据的可靠、准确、远距离传输，包括CAN收发器模块设计和CAN控制器模块。

煤矿井下环境中有易燃的瓦斯，因此对防爆的要求极为严格，本质安全型设计尤为重要。通过限制电气回路中的能量并配合电气设备的结构设计, 使得在正常和事故工况下回路中都不可能产生达到点燃源要求的点。电源部分为本质安全型设计并带有软启动减压稳压功能，可以通过对输出电压和电流的监控，在出现过压过流情况时，关断电源的输出，限制能量的释放。本安液晶单元为本质安全型设计的触摸液晶显示屏，通过智能显示组态软件设计的人机交互界面可以显示系统运行状态、控制系统运行参数。

在保证系统实时性的前提下，如果要在极短时间内获取大数据量，且不允许数据丢失，那么采用环形缓冲区是一种理想的方法，而且能够在投入较低硬件成本的基础上，实现良好的系统运行性能。如图2所示，通信单元有生产者、环形缓冲区和消费者三部分构成。生产者的数据是由串行通信模块产生模块，消费者是CAN总线数据处理模块，环形缓冲区处于生产者和消费者之间，是通信的中介。 

Claims (3)

1.一种煤矿井下可视化智能监控装置，其特征在于：包括嵌入式MCU、分别与嵌入式MCU连接的模拟量输入单元、开关量输入单元、开关量输出单元、实时时钟单元、通信单元、存储单元、本安液晶单元、电源，开关量输入单元采集的开关信号通过光电隔离电路输入嵌入式MCU，处理后通过光电隔离电路输出。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下可视化智能监控装置，其特征在于：所述的嵌入式MCU作为嵌入式软PLC的主控中心，模拟量输入单元、实时时钟单元、存储单元以及本质安全型触摸液晶显示屏通过IO口与嵌入式MCU连接。

3.根据权利要求 1 所述的煤矿井下可视化智能监控装置，其特征在于：所述的通信单元包括串口、现场总线、RS485接口和程序下载接口；电源采用带有软启动减压稳压功能的本质安全型电源。