煤礦遠程通訊中的CAN-bus應用

1.1 前言
煤礦安全無疑已成為社會關注的熱點，不僅對社會經濟有影響，更關乎礦業人員的生命安全。產生煤礦安全隱患的原因之一是對有害情況的監測和控制存在一些缺陷；并且，煤礦中各種類型系統相互獨立，信息不互通，也是造成統一管理不便的原因。隨著國家對煤礦安全生產的管理越來越規范，加強了對煤礦安全生產的監管力度，要求對礦井設備不僅有更全面的功能，通訊也要更加的實時可靠，以便及時了解與查詢現場安全監測監控信息。
在此，我們根據自身經驗，以及一些煤礦領域的相關應用，提出一種性價比非常高的現場總線通訊系統，即CAN-bus總線方案，用來解決煤礦系統的通訊問題。
1.2 煤礦通訊現狀
煤礦井下的環境是非常復雜和惡劣的，需要的工作設備和監測設備也非常之多。井下檢測環境的主要特點有：
1、環境異常惡劣。系統的觀測點多數都在井下和高壓設備的環境中，受到較強的電磁
輻射和耐潮耐腐的考驗，不僅檢測的準確度受到一定的干擾，而且數據的傳輸也變得不那么可靠。
2、檢測對象種類繁多。礦井下的很多環境參數都會牽涉到事故的發生。比如通風不足造成瓦斯濃度過大可能導致瓦斯爆炸。一氧化碳濃度過大會導致井下工作人員中毒，等等。所以每一項相關的參數都得測量并及時準確的傳輸到控制中心，便于分析當前井下環境的安全程度，盡可能的避免煤礦事故。
3、測點分布廣。測點分布不僅廣，而且分布不均勻，從而使傳感器信號和各種檢測信號傳送變得復雜和困難。
4、需要中央監控室集中監測。系統觀測項目多，測點分布廣，一般設置在煤礦調度室進行集中監測與控制，所以需要安全可靠的遠距離傳輸。
這里列出部分的重要煤礦設備及其相關的測量控制參數。
?? 考勤和巡檢系統：實際上可以將考勤和巡檢功能用一個系統來完成，不必分成獨立的兩個系統。該系統已使用到射頻讀卡技術。整個系統用于人員安全和記錄管理。
?? 安全環境監測系統：主要用于測量自然環境參數，如甲烷（瓦斯）CH4濃度、一氧化碳CO濃度，二氧化碳CO2濃度、風速風向、負壓、溫度、濕度、粉塵濃度等。
?? 變電所電力采集器：采集的電氣參數為功率、電壓、電流、電能等。非電氣參數為水倉液位、變壓器油溫、抽風機負壓、料位等。
?? 泵房控制器：泵的開停控制，甲烷（瓦斯）CH4濃度、水位、濕度、粉塵濃度和風門等。
?? 皮帶機：因皮帶機埋機頭，拉斷皮帶等事故時有發生，所以對其保護應加強，實時監控煤位、防滑、巷道通訊、煙霧濃度等。
?? 工作面：開停控制、甲烷（瓦斯）濃度、一氧化碳濃度、濕度、粉塵濃度和風門等。
?? 掘進頭：開停控制、一氧化碳濃度、濕度、粉塵濃度、風速、風筒和風門等。
這些系統可能來自不同的廠家，有不同的通訊接口，控制方式各異，那么給整體的管理帶來了極大的不便。即使采用統一的接口，傳統的RS-485方式也已經不適合如此大型的整體項目，當前形式迫切需要我們提出新的通訊解決方案。