基于CAN总线的智能瓦斯监控系统的研制

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近年来大部分的煤矿安全事故是由于瓦斯浓度超限爆炸引起的,这不仅给煤炭企业带来损失,还严重影响了煤炭生产的正常进行,因此瓦斯监控系统的改进变得尤为重要。由于井下环境错综复杂,无线通信稳定性必然得不到保障,所以传统的井下监控系统是由专业人员铺设大量的电力线,而随着CAN总线技术的快速发展,将CAN通信应用到瓦斯监控中有着无可比拟的优势。  随着CAN总线的发展,CAN总线技术已经在电力、工业、农业、环境监测、建筑、医疗等得到广泛应用。论文在基于理论知识和实际考察需要的基础上,设计了基于CAN总线技术的智能瓦斯监控系统。整个监控系统由井上和井下两部分组成,井上部分是由计算机监控系统组成,井下部分是由传感器采集节点和传感器接收节点组成。  论文对瓦斯监控系统要求进行了分析,顺应国内外物联网技术发展的趋势,提出了基于CAN总线技术的智能瓦斯监控系统的设计方案。这个方案由井上系统和井下系统构成,井下系统由传感器网络采集节点和传感器网络接收节点组成,采用双CPU(STM32F103和ATMEGA16)主从式结构,来实现瓦斯监控系统的瓦斯浓度检测、电磁阀控制、人机接口、通讯等工作,其中接收节点主要负责提供友好的人机界面,引导用户进行控制参数设定,并实现相关参数的显示,接收节点主要包括键盘模块和数码管显示模块;采集节点主要负责瓦斯浓度采集和电磁阀的控制,主要包括无线通信模块、电磁阀控制模块、气压检测模块以及瓦斯浓度检测模块等。井上系统和井下系统之间可采用RS485标准通讯总线或者TCP网络通信来进行信息和数据交换。  瓦斯监控系统中的采集节点通过模糊算法得到实时的瓦斯浓度。运用PID算法实现瓦斯浓度的恒定控制,具有瓦斯浓度控制精度高,控温平稳的特点,取得了较好的控制效果。
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