CN2927221Y

CN2927221Y - 煤矿安全生产监控仿真教学系统

Info

Publication number: CN2927221Y
Application number: CN 200620030303
Authority: CN
Inventors: 刘建新; 雷乃清
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2016-06-13

Abstract

一种煤矿安全生产监控仿真教学系统，由模拟分站、显示、监控管理三部分组成，模拟分站根据分站上各开关信息自动生成一组数据经编码后通过数据总线传送给模拟盘控制器和监控主机；模拟盘控制器把模拟分站送来的各种数据进行处理，并传送到模拟显示盘上；监控管理部分由监控主机和与其连接的报警器、报表打印机组成。优点：(1)该实用新型不仅能够演示各种事故的发生发展及演变过程、并且操作方便，演示事故种类多、设备成本低。(2)该实用新型采用与真实矿井布局类似的模拟盘，各种量在模拟盘上一目了然，直观逼真。(3)该实用新型具有数据分析和处理能力，能对监测数据进行汇总，生成报表和进行趋势分析等，以动态图形、曲线、表格等方式输出显示。

Description

煤矿安全生产监控仿真教学系统

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿安全生产监控仿真教学系统。

背景技术

最近几年，随着煤炭产量的增长，煤矿恶性安全事故时有发生，每年发生死亡20人以上的重大安全事故不下几十起，国家三令五申要求各级政府下大力气狠抓安全问题，杜绝各类群死群伤事故发生。煤矿安全生产监控系统是煤矿安全的守护神，它在煤矿安全生产过程中起着十分重要的作用。在煤矿职工安全教育上，对煤矿安全生产监控系统原理的讲解也是一个必修科目。然而，在“煤矿安全生产监控系统”仿真教学设备上几乎是一项空白。有些单位采用真实系统的简化版配上少量的传感器，执行器来充当教学系统，由于真实的系统脱离了真实的煤矿环境，无法得到真实的参数，不能很好地仿真，且成本高，操作复杂。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种动态、直观、功能完善，适合于教学的煤矿安全生产监控仿真教学系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种煤矿安全生产监控仿真教学系统，由模拟分站、显示、监控管理三部分组成，所述模拟分站由分站CPU、设备工作状态开关、模拟量参数异常演示开关、分站地址选择开关、通讯协议选择开关共同组成，所述设备工作状态开关是一组模拟井下机电设备开停的按键开关，所述模拟量参数异常演示开关是一组演示井下模拟量的超限及保护情况的按键开关，模拟分站根据各开关信息自动生成一组数据经编码后通过数据总线传送给模拟盘和监控微机；所述显示部分由模拟显示盘和模拟盘控制器两部分组成，模拟显示盘的背景是典型矿井的结构图，各种显示器件和仿真设备都布置在模拟显示盘上，模拟盘控制器把模拟分站送来的各种数据进行处理，并传送到模拟显示盘上；所述监控管理部分由监控主机和与其连接的报警器、报表打印机组成。

所述井下仿真机电设备包括风门、风筒、主扇、局扇、皮带跑偏、皮带打滑、皮带撕裂、提升机、采煤机、掘进机、皮带运输机；所述井下模拟量参数包括瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、烟雾、煤仓煤位、流量、电流、电压，其中瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、煤仓煤位、水仓水位用数字直接显示在模拟显示盘上，风机、水泵在模拟显示盘上用电动模型表示，风、水在模拟显示盘上用流水灯表示。

本实用新型的优点：(1)该发明把所有来自井下的模拟量信号：如瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、烟雾、煤仓煤位、水仓水位、流量、电流、电压等，和各种类型的开关信号：如风门、风筒、主扇、局扇、皮带(跑偏、打滑、撕裂)、提升机、采煤机、掘进机、皮带运输机等设备状态，用一台或多台模拟分站模拟产生，不仅能够演示各种事故的发生发展及演变过程、还具有操作方便，演示事故种类多、设备成本低等优点。(2)该发明采用与真实矿井布局类似的模拟盘，各种量在模拟盘上一目了然，直观逼真。(3)该发明具有数据分析和处理能力，能对监测数据进行汇总，生成报表和进行趋势分析等，以动态图形、曲线、表格等方式输出显示。

附图说明

图1所示为本实用新型的结构连接框图；

图2所示是模拟分站的一个具体实施电路；

图3是模拟盘控制器的一个具体实施电路；

图4是模拟盘串行显示原理图；

图5是模拟盘布置图；

图6是模拟分站通讯程序流程图；

图7是监控主机通讯程序流程图；

图8是模拟盘控制器程序流程图；

图9是系统连接关系图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型由模拟分站、显示、监控管理三部分组成。模拟分站由分站CPU、设备工作状态开关、模拟量参数异常演示开关、分站地址选择开关、通讯协议选择开关共同组成，“设备工作状态开关”是一组按键开关，用来模拟井下机电设备的开停。“模拟量参数异常演示开关”也是一组按键开关，它分别用来演示各模拟量的超限及保护情况。模拟分站根据各开关信息自动生成一组数据经编码后通过数据总线传送给模拟盘和监控主机。显示部分由模拟显示盘和模拟盘控制器两部分组成，模拟显示盘的背景是典型矿井的结构图，各种显示器件和仿真设备都布置在模拟显示盘上，模拟盘控制器把数据生成控制器送来的各种数据进行处理，并传送到模拟显示盘上。监控管理部分由监控主机和与其控制连接的报警器、报表打印机组成。监控主机负责接收模拟分站送来的各种数据，并对这些数据进行处理、存储、显示、分类、打印、报警等功能。报警器由监控主机控制，监控主机对接收到的数据进行处理判断，当需要报警时启动报警器，提醒工作人员处理。

如图2所示的模拟分站的一个具体实施电路中，它采用单片机AT89C51(IC1)为分站CPU。C1、R1为单片机的上电复位电路。C2、C3、Q2为单片机的晶体振荡电路，为单片机提供时钟脉冲。R1～R8、R9～R14分别为P0口、P2口的上拉电阻。K1～K8为8个设备工作状态开关，可以根据需要定义为：风门、风筒、主扇、局扇、皮带(跑偏、打滑、撕裂)、提升机、采煤机、掘进机、皮带运输机等中的任意八个。K9～K14为六个模拟量参数异常演示开关，可以定义为：瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、烟雾、煤仓煤位、流量、电流、电压等中的任意6个。SW1～SW3为通讯协议选择拨码开关，最多可以定义8种通讯协议。SW4～SW6为分站地址选择拨码开关，最多可以扩展8个分站。IC2是MOS/RS485电平转换驱动器，采用的是MAX1487芯片，它把单片机的CMOS电平串行口信号转化为RS485信号，以适应远距离多分站传输。J1为RS485通讯口插座。分站的通讯程序流程图如图6所示。

如图3所示，IC1为AT89C51，是该电路的CPU，负责数据的接收和显示输出。IC2为MAX1487作用与图2中MAX1487相同。J2为串行显示输出口，模拟量数据的显示通过该口输出。IC3、IC4输出驱动电路，用来驱动继电器J1～J16，J1～J16用来控制模拟盘上仿真设备和流水灯。模拟盘控制器的程序流程图如图8所示。

图4是模拟盘控制器的串行显示电路，每个显示模块有三位数字，可以多个模块级联。

图5是模拟盘布置图，模拟显示盘的背景是典型矿井的结构图，包括地面和井下部分，各种显示器件和仿真设备都布置在盘上。图中各符号代表的含义是：1：风机、2：掘进头瓦斯、3：乏风、4：回风负压、5：刮板运输机、6：皮带机、7：新鲜风、8：大巷风速、9：付井、10：主井、11：运输大巷、12：水泵、13：水泵电流、14：水仓水位、15：掘进头瓦斯、16：掘进头一氧化碳、17：回风负压、18：地面、19：付井提升机、20：主井提升机、21：风机、22：绞车、23：湿度、24：温度、25：水仓水位、26：煤仓煤位。模拟盘控制器负责把数据生成控制器送来的各种数据进行处理，并以合适的方式再现出来，如井下模拟量参数掘进头瓦斯2和15、掘进头一氧化碳16、大巷风速8、水泵电流13、水仓水位14、温度24、湿度23、回风负压4和17、煤仓煤位26、水仓水位25用数字直接显示在模拟显示盘上；风机1和21、水泵12在模拟显示盘上用电动模型表示；新鲜风7、乏风3和水在模拟显示盘上用流水灯表示。

监控主机的通讯程序流程图如图7所示。

图9是模拟分站与系统的连接关系图。它们通过RS485现场总线连接在一起。

以下简述本实用新型教学操作过程：模拟分站在该系统中提供所需要的一切井下仿真信号。“设备工作状态开关”是一组按键开关，用来模拟井下机电设备的开停，如风门、风筒、主扇、局扇、皮带(跑偏、打滑、撕裂)、提升机、采煤机、掘进机、皮带运输机等。当闭合某个开关时表示该设备已经启动，或某个故障发生，分站CPU把开关信息经编码后通过数据总线传送给模拟盘和监控微机。“模拟量参数异常演示开关”也是一组按键开关，它分别用来演示瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、烟雾、煤仓煤位、流量、电流、电压等模拟量的超限及保护情况。以瓦斯为例，当瓦斯工作模式开关断开时，数据生成控制器送出的瓦斯信号是在正常范围内变化的，瓦斯不会超限，报警器不会报警。当瓦斯工作模式开关闭合后，数据生成控制器将按事先设定的程序生成超限的瓦斯数据，演示瓦斯突出时的瓦斯浓度变化过程、报警过程和风电瓦斯闭锁的情况。“分站地址选择”和“通讯协议选择”是一组拨码开关。需要时系统中可以挂接多个分站，由分站地址区别不同的分站。模拟分站内部设置有多个协议，以适应不同的监控主程序。

本“煤矿安全生产监控仿真教学系统”设备的功能：

a.实时产生各种井下模拟信号。

b.模拟显示盘能够实时再现井下各参数。

c.控制微机能够实时监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、温度、风门开关等环境参数，实时监测监控煤仓煤位、水位、风压、机电设备开停等生产参数，实时监测监控电压、电流、功率、电度等电量参数。

d.系统对所有监测监控数据进行实时处理后分类存储。

e.系统具有动态模拟图显示、实时监测表、柱状图、实时曲线、报表统计、定制报表、历史曲线、当地远程报警等功能，对所有数据和报表都提供打印输出功能。

Claims

1、一种煤矿安全生产监控仿真教学系统，其特征是由模拟分站、显示、监控管理三部分组成，所述模拟分站由分站CPU、设备工作状态开关、模拟量参数异常演示开关、分站地址选择开关、通讯协议选择开关共同组成，所述设备工作状态开关是一组模拟井下机电设备开停的按键开关，所述模拟量参数异常演示开关是一组演示井下模拟量的超限及保护情况的按键开关，模拟分站根据各开关信息自动生成一组数据经编码后通过数据总线传送给模拟盘和监控微机；所述显示部分由模拟显示盘和模拟盘控制器两部分组成，模拟显示盘的背景是典型矿井的结构图，各种显示器件和仿真设备都布置在模拟显示盘上，模拟盘控制器把模拟分站送来的各种数据进行处理，并传送到模拟显示盘上；所述监控管理部分由监控主机和与其连接的报警器、报表打印机组成。

2、如权利要求1所述的煤矿安全生产监控仿真教学系统，其特征在于：所述井下仿真机电设备包括风门、风筒、主扇、局扇、皮带跑偏、皮带打滑、皮带撕裂、提升机、采煤机、掘进机、皮带运输机；所述井下模拟量参数包括瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、烟雾、煤仓煤位、流量、电流、电压，其中瓦斯、一氧化碳、风速、温度、湿度、负压、煤仓煤位、水仓水位用数字直接显示在模拟显示盘上，风机、水泵在模拟显示盘上用电动模型表示，风、水在模拟显示盘上用流水灯表示。