基于MODEM技术的煤矿数据远程传输系统的设计与实现.pdf

太原理工大学
硕士学位论文
基于MODEM技术的煤矿数据远程传输系统的设计与实现
姓名:杜超
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李丽宏
20090501
太原理工大学硕士研究生学位论文
基于 MODEM 技术的煤矿数据远程传输系统的设计与实现

摘要

近些年,随着政府部门对煤炭产量和安全生产管理力度的加大,使得
煤矿信息数据远程传输成为煤炭产量计量与管理不可缺少的环节,防爆计
量器具因而也成为矿用产品领域中的一个焦点,其数据的远程传输是解决
问题的关键。
本文介绍一种基于单片机和调制解调技术的煤矿数据远程传输系统,
该系统主要完成的功能包括对煤炭产量信息和井下环境参数的采集、显示
和超限报警,并且把采集到的数据实时送往井上的计算机进行处理。使用
该系统后,调度人员可以在调度室或远程终端及时、合理地对井下进行调
度。该系统由隔爆兼本安电源、井下数据采集分站、井上通讯管理单元和
计算机监控四大子系统组成,在文中运用模块化设计思想完成各子系统的
硬件电路和软件程序的设计。
本文设计的隔爆兼本安电源共三路输出,可供分站以及各种传感器使
用;井下数据采集分站以 C8051F023 微控制器为核心,分站可以连接多种
类型的传感器,完成对煤炭产量信息和井下环境参数的采集、处理和传输;
其中放置在井下的前端采集模块在采集模拟量时可以使用频率、电压型的
传感器,并且采集分站带有 8 路开关量输入和输出接口,可以控制井下设
备的开停;井上通讯管理单元主要负责将井下数据采集分站送来的 FSK 信
号进行解调后送到上位机进行相关的处理,井上通讯管理单元的 Modem 模
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块采用拨号方式,通讯管理站需要一个 Modem 即可完成通讯任务的管理。
整个系统线路连接简便,能够适应煤矿的恶劣环境,具有良好的通用性,
并且具有扩展性强、便于调试、安装和维护等优点;计算机监控系统的软
件采用 编写,可以实时显示煤炭产量和井下环境情况,并且具有查
询功能,便于井上工作人员统计相关信息。
本文重点分为两部分:一是从本安防爆产品的安全性能要求出发,介
绍了防爆基础理论和隔爆、本安防爆基本原理,全面论述了隔爆、本安防
爆技术的特点,介绍了本安电路设计中需要注意的问题,接着对防爆标志
的确定和安全参数等分别做了相关说明。二是从目前远程数据传输系统的
基本原理出发,对目前几种比较流行的远程传输方法进行了对比,最终确
定了基于公用电话网技术的远程数据传输方案。该系统以现有比较成熟、
实用、可靠的检测设备为主体,进一步开发和完善井下数据采集分站和井
上通讯管理单元等关键设备,开发了计算机综合信息管理系统,实现煤矿
安全管理信息系统的综合智能化辅助决策功能和综合性自动化控制。
研制的样机在实验室调试运行表明,该系统可以实现设计的功能要求,
实时性好,结构简便,适合一般小型煤矿对成本和维护性简便的要求,可
以给煤矿的调度工作带来很大的方便。同时可以实现一个矿区的集中安全
监测,为其它远距离监测系统提供了一种简便可行的设计方案。

关键词:煤矿监测,隔爆兼本安电源,C8051F023,远程传输,MODEM


II
太原理工大学硕士研究生学位论文
THE DESIGN AND REALIZATION OF DATA REMOTE
TRANSMISSION SYSTEM FOR COAL MINE BASED ON
MODEM TECHNIQUE

ABSTRACT
Now,with the enhance of government management for measuring coal
production and secure supervision, it causes data remote transmission for coal
mine system as a indispensable part in measure and
explosion-proof measure instrument has e a focus in the field of coal mine.
The problem of data remote transmission has developed into an important
section.
A kind of data remote transmission system for coal mine is in