低压电力线扩频载波通信煤矿安全监测系统

本实用新型涉及一种电力线扩频载波通信，应用于煤矿安全监测，涉及能源工业。

我国95%的煤矿开采是地下作业。由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿百万吨死亡率一直居高不下。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数，这其中固然有很多因素，但各煤矿生产企业安全监测不完备、监测技术落后也是造成事故频发的重要原因之一。本实用新型运用电力线扩频通信理论，选择电力线载波专用芯片，设计出具有扩频通信功能的监控分站和数据集中器，在不必铺设通信电缆线的前提下可以通过电力线进行安全可靠地通信，实现对煤矿井下各参数的实时控制，降低系统成本，缩短安装工期，提高系统的稳定性，从而实现了易于维护，高性价比的现代化监控系统。

本实用新型的目的是利用PL3105芯片来实现电力线扩频载波通信，通过电力线载波实现监控分站与集中器之间的通信；本实用新型包括煤矿安全监测系统硬件的总体结构设计、分站硬件设计和数据集中器设计；本实用新型通过现场分析及文献参考，运用电力线扩频通信理论，选择电力线载波专用芯片，设计出具有扩频通信功能的监控分站和数据集中器，在不必铺设通信电缆线的前提下可以通过电力线进行安全可靠地通信，实现对煤矿井下各参数的实时控制，降低系统成本，缩短安装工期，提高系统的稳定性，从而实现了易于维护，高性价比的现代化监控系统；现阶段我国的煤矿安全监测水平还比较落后，本实用新型有助于推动煤矿安全监测向多元化发展，降低瓦斯爆炸发生率，减少国民经济损失。

图1是煤矿安全监测系统硬件的总体结构图

图2是分站硬件设计结构图

图3是数据集中器设计结构图。

下面结合附图说明本实用新型的实施方式。

如图1所示为煤矿安全监测系统的终端部分由地面部分由计算机控制部位11、12和智能数据集中器部位13构成, 系统的核心部分是井下监控分站部位14，15,各类传感器部位16，17和各类开关设备部位18，19组成。该系统的基本功能有，煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示；瓦斯浓度超标报警；井下风速采集记录；负压(压力)记录；一氧化碳浓度采集记录；温度采集记录；开关量采集及设备控制；载波数据传输；参数设置；数据存储以及系统自检等功能。分站与终端的传感器等设备采用485总线的方式通信，而分站与集中器部分的通信主要采用先进的电力线扩频载波通信方式，以井下布好的电力线作为通信介质进行数据传输。

如图2所示为用来监测的分站、控制井下设备状态将数据记录、上传给集中器的装置。本分站的设计是基于电力线扩频通信的新型智能分站，它先将所要传送的信息进行频谱扩展后再耦合到电力线上，通过现有的电力线与集中器进行数据交换，可同时采集16路模拟量，为各类传感器提供工作电源，接收来自传感器的数据信号，处理、存储并显示，同时带有声光报警功能。分站的总体结构主要由PL3105控制器部位21、功放耦合电路部位22、数据通信模块部位23、人机接口模块部位24、D/A转换模块部位25、键盘控制模块部位26、液晶显示模块部位27、声光报警模块部位28等组成。

如图3所示为数据集中器，放置在主控室用来汇集、监测井下设备运行状况、对异常情况进行报警及显示，并能上传数据的设备。数据集中器功能结构主要由PL3105控制器部位31、功放耦合电路部位32、数据通信模块部位33、数据存储器部位NVRAM 34、键盘控制模块部位35、液晶显示模块部位36、打印输出部位37等组成。数据集中器可同时管理多个矿井下的智能分站，采用大容量掉电非易失数据存储器NVRAM，对井下各测量点数据可进行定间隔存储一个月的数据。为便于进行参数的设置，集中器还具有人机接口。当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时，集中器面板上各对应报警LED进行闪烁报警，并由液晶显示出报警点所在位置。集中器与井下分站之间通过低压电力线进行载波通信，可实时召唤井下分站，存储各井下分站下属设备当前状态字及数据，并行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换，也可通过计算机经集中器对各个进行开、停控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的专利保护范围。