專利名稱：礦用信息顯示分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤礦井下安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，特別涉及一種礦用信息監(jiān) 測、報(bào)警、逃生指示的礦用信息顯示分站。
背景技術(shù)：
煤炭是國家重要的能源資源，煤炭生產(chǎn)行業(yè)是國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)，煤炭安全生 產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是開采、生產(chǎn)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。目前的監(jiān)控系統(tǒng)主要為集散式，信息 收集路徑為傳感器、信號傳輸線、分站、通訊線路、地面主機(jī)。其信息發(fā)布點(diǎn)僅有監(jiān)測點(diǎn)即傳 感器設(shè)置位置、分站和地面機(jī)房。井下監(jiān)控分站只起到一個(gè)數(shù)據(jù)采集和通訊中介的作用，沒 有自主性、智能性和及時(shí)處理性而言。由于井下特殊的地理?xiàng)l件和通訊條件，對于井下現(xiàn)場 司職安全工作的專業(yè)人員來講，不能較全面的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測和分析各種現(xiàn)場參數(shù)，畢竟，就 現(xiàn)狀而言，專業(yè)人員的分析判斷能力要強(qiáng)于機(jī)器。而災(zāi)難發(fā)生時(shí)，由于井下信息不透明、信 息不全，信息反應(yīng)慢等因素，對于現(xiàn)場避災(zāi)的指揮調(diào)度無據(jù)可依，井下人員逃生較盲目。而 且控制操作嚴(yán)重依賴于通訊過程，一旦發(fā)生通訊故障，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)陷入癱瘓，不能在緊急 情況下提供逃生指弓I，由于整個(gè)監(jiān)控過程由多個(gè)通訊環(huán)節(jié)構(gòu)成，控制過程冗余繁瑣。針對上述技術(shù)問題，我們提出了信息顯示分站，平時(shí)系統(tǒng)可顯示多個(gè)相關(guān)地點(diǎn)的 信息，災(zāi)難發(fā)生時(shí)，可提示逃生路徑等。正常監(jiān)測時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)顯示井下全部監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測 結(jié)果，并對重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)顯示。能夠接收地面主機(jī)的指令，進(jìn)行特定信息的顯示。對各 測點(diǎn)的報(bào)警門限進(jìn)行設(shè)置，超限可及時(shí)報(bào)警。在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，對于危險(xiǎn)區(qū)域的信息突出 顯示，并根據(jù)系統(tǒng)存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)信息，顯示逃生路徑、逃生區(qū)域。對于監(jiān)測信息的獲取，即可主 動(dòng)的以“截獲”的方式，從傳輸線路上直接獲取，以提高信息采集速度；同時(shí)也可以同地面主 機(jī)進(jìn)行雙向通信，隨時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息和控制指令。監(jiān)測信息顯示采用彩色LED半導(dǎo)體發(fā)光 器件，可視距離遠(yuǎn)、無方向性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種礦用信息顯示分站，能夠同時(shí)監(jiān)測到井下所有地 點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，更好的滿足現(xiàn)場安全監(jiān)測和避難逃生的要求。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，礦用信息顯示分站包括機(jī)箱、數(shù)碼顯示電路、通信接口 電路、中央微處理器、報(bào)警信號輸出電路、鍵盤輸入電路、電源及保護(hù)電路組成，其中通訊接口電路，與中央微處理器相連，并與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信線路相連；中央微處理器，與數(shù)碼顯示電路、鍵盤輸入電路、報(bào)警信號輸出電路、通訊接口電 路相連；鍵盤輸入電路，與中央微處理器相連；報(bào)警信號輸出電路，與中央微處理器相連；電源及保護(hù)電路，與上述各工作單元相連，為其提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。通訊接口電路包括FSK制式的通信接口電路和RS485制式的通信接口電路，上述兩種制式的通訊接口電路通過選擇開關(guān)Sl與中央微處理器相連。所述的FSK制式的通信接口電路由通訊控制器IC4，晶體振蕩器Y2，隔離變壓器 Bi，電阻R9、R10,電容C6、C13，過壓保護(hù)二極管T4組成，IC4的6腳/Xl管腳、7腳/X2管 腳分別接Y2兩端，5腳/GND管腳接隔離變壓器Bl的初級和地，IC4的3腳/AO管腳連R9 后接2腳/Al管腳引線和電容C13及隔離變壓器B 1的初級，隔離變壓器Bl的次級線圈一 側(cè)的兩端之間串接二極管T4后，一端接電阻R2510后接Li，一端接L2，接線端子Li、L2無 極性連接于監(jiān)控系統(tǒng)通信線路。所述的RS485制式的通信接口電路包括通訊控制器IC6，過壓保護(hù)二極管T2、T3， 電阻Rll、R12和匹配電阻R14，電容C8組成，端子A、B的一側(cè)分別接與系統(tǒng)通信線路的A、 B極電纜上，另一側(cè)分別接與R11、R12的一端。中央微處理器選用P89V51RD2單片機(jī)，內(nèi)置看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)控比較器，還設(shè) 有大容量鐵電存儲(chǔ)器。數(shù)碼顯示電路經(jīng)三線制串行總線方式與中央微處理器連接，數(shù)碼顯示電路包括顯 示模塊Ml-M8(可擴(kuò)充至M12)；其中顯示模塊Ml中的DS1、DS2用于顯示數(shù)據(jù)源地址；DS3顯 示目前顯示的數(shù)據(jù)的通道號；DS4、DS5、DS6顯示相應(yīng)點(diǎn)位的監(jiān)測值。數(shù)碼顯示電路設(shè)有LED數(shù)碼顯示器。報(bào)警信號輸出電路(3)由蜂鳴器BELLI、指示燈IC7A—IC7D、電阻R15—R18、電容 C15組成。電阻R18 —端接微處理器，另一端接三極管VTl的基極，集電極接IC7B的6腳、 IC7A的2腳后與R17的一端連接，R17的另一端接+12V電，IC7A的3腳接IC7C的8、9腳 和IC7B5腳的連線，IC7C的10腳同C15的一端和蜂鳴器BELLI的1腳連接，IC7D的11腳 先與蜂鳴器的3腳相接再與R16的一端連接，R16的另一端接R15后接蜂鳴器的2腳，IC7B 的4腳與IC7D的12、13腳連線連接。鍵盤輸入電路(6)設(shè)有鍵盤輸入K1-K12。電源及保護(hù)電路包括DCl和獨(dú)立的電源穩(wěn)壓及保護(hù)集成電路IC2。本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在(1)在某一個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)，可同時(shí)監(jiān)測到井下所有地點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，更好的滿足現(xiàn) 場安全監(jiān)測和避難逃生的要求；(2)信息傳遞迅捷，避免了通訊、控制環(huán)節(jié)的繁瑣；(3)利用總線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦用數(shù)據(jù)分站與通訊網(wǎng)關(guān)、各礦用數(shù)據(jù)分站之間的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，提高了通訊速度和傳輸效率；(4)充分利用和發(fā)揮現(xiàn)場司職專業(yè)人員的分析判斷能力，對災(zāi)情診斷力；(5)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，但可靠性強(qiáng)，方便實(shí)用。

圖1是本實(shí)用新型各電路單元連接示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電路圖；附圖標(biāo)記說明1、通訊接口電路；2、中央微處理器；3、報(bào)警信號輸出電路；4、電源 及保護(hù)電路；5、數(shù)碼顯示電路；6、鍵盤輸入電路電路
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型礦用信息顯示分站包括機(jī)箱、數(shù)碼顯示電路、通信接口電 路、中央微處理器單元、鍵盤輸入電路、電源組成，其中通訊接口電路1與中央微處理器2相 連。通信接口電路1還連接于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信線路，用于截獲監(jiān)測系統(tǒng)各分站及 傳感器的監(jiān)控信息，同時(shí)也可以同地面主機(jī)進(jìn)行通信，接收地面主機(jī)的控制指令等，通信接 口電路接收和處理的所有信息，傳送至中央微處理器2，由其進(jìn)行相關(guān)的邏輯處理、超限判 斷等，當(dāng)有超限事件發(fā)生時(shí)，其控制“報(bào)警信號輸出電路3”，對外界進(jìn)行聲光報(bào)警輸出。同 時(shí)，顯示信息傳送至“數(shù)碼顯示電路5”，通過LED數(shù)碼顯示器進(jìn)行顯示。鍵盤輸入電路電路 6的鍵盤K1-K12與中央微處理器相連，用于在井下現(xiàn)場設(shè)置各種報(bào)警門限值，分站的地址寸。中央微處理器與數(shù)碼顯示電路、鍵盤輸入電路、報(bào)警信號輸出電路、通信接口電路 相連；電源及保護(hù)電路4接電源輸入，與上述工作電路相連，為上述各工作單元提供穩(wěn) 定電源供應(yīng)。如圖2所示，本實(shí)用新型礦用信息顯示分站的通信接口電路由兩種制式的通訊接 口電路組成FSK制式的通信接口電路包括通訊控制器IC4、晶體振蕩器Y2、隔離變壓器Bi、 電阻R9、R10、電容C6、C13、過壓保護(hù)二極管T4組成，接線端子L1、L2無極性連接于監(jiān)控系 統(tǒng)通信線路。IC4的6腳/Xl、7腳/X2分別接Y2兩端，5腳/GND接隔離變壓器Bl的初級和 地，IC4的3腳/AO管腳連R9后接2腳/Al管腳引線和電容C13及隔離變壓器Bl的初級， 隔離變壓器Bl的次級線圈一側(cè)的兩端之間串接二極管T4后，一端接電阻R2510后接Li， 一端接L2。IC4的1腳/V+管腳與13腳/TE管腳相接后分別接5v電源和電容C4，電容C4 的另一端接IC4的15腳/M2管腳和地。接收時(shí)，信號經(jīng)過保護(hù)電阻RlO施加在隔離變壓器Bl的一側(cè)，其耦合的信號經(jīng)過 電容C13傳輸至IC4的模擬信號信號輸入A管腳/2腳，經(jīng)過IC4內(nèi)部的解調(diào)電路還原為串 行數(shù)字編碼信號，由IC4_RD腳/9腳傳輸至微處理器。而本分站發(fā)送時(shí)，微處理器發(fā)送的數(shù) 字信號經(jīng)過IC4_XD管腳/11腳輸入至IC4內(nèi)部的調(diào)制電路，經(jīng)過FSK調(diào)制的信號經(jīng)IC4_ A0/3腳輸出，經(jīng)過平衡電阻R9、耦合電容C13傳輸至變壓器Bl初級，經(jīng)過Bl的隔離，通過 保護(hù)電阻RlO耦合到通信線路。T4為通信線路過壓保護(hù)二極管。RS485制式的通信接口電路包括通訊控制器IC6與過壓保護(hù)二極管T2、T3，電阻 R11-R12和匹配電阻R14。端子A、B的一側(cè)分別接與系統(tǒng)通信線路的A、B極電纜上，另一 側(cè)分別接與Rll、R12的一端。Rll的另一端接與T3的陽極和IC6的12腳，R12的另一端 接與T2的陽極和IC6的13腳。T3、T3的陰極接地。R14的兩端接與IC6的12腳和13腳。 IC6的6腳接與IC3的11腳，IC6的4、5腳連接在一起并接與IC3的16腳。IC6的3腳接 與選擇開關(guān)Sl的一個(gè)定點(diǎn)上，并通過此開關(guān)連接到IC3的10腳。IC6的1腳7腳接C8的 一端及+5V，8腳接C8的另一端及地。接收時(shí)，輸入信號經(jīng)過保護(hù)電阻施加于IC6的A、B管 腳，經(jīng)過IC6的處理，輸出TTL電平的串行數(shù)字編碼信號，經(jīng)IC6_RX管腳/3腳輸出至微處 理器。發(fā)送時(shí)，微處理器輸出的TTL電平的數(shù)字信號通過IC6_TX管腳進(jìn)入IC6，經(jīng)過轉(zhuǎn)換 處理的485信號由IC6的A、B端輸出，經(jīng)過保護(hù)電阻R11、R12耦合到通信線路。T2、T3為過壓保護(hù)二極管，用以避免IC6被過高的共模或差模電壓擊穿。數(shù)碼顯示電路5與中央微處理器相連，將中央微處理器解析出的監(jiān)控系統(tǒng)的各分 站所配接的傳感器的監(jiān)測參數(shù)，分別顯示在數(shù)碼顯示模塊M1-M8上，其中，顯示模塊可在 8-12個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇配置。如圖(2)的顯示模塊Ml，每個(gè)顯示模塊包括數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 CH452L(IC1)、七段數(shù)碼顯示管(DSl—一DS6)、限流電阻(Rl——R8)，微處理器輸出的顯示 數(shù)據(jù)經(jīng)三線制串行總線方式傳輸至顯示驅(qū)動(dòng)芯片IC1，并由其轉(zhuǎn)換為七段數(shù)碼顯示方式，經(jīng) 限流電阻Rl——R8驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，ICl的SO——S7管腳為段驅(qū)動(dòng)、DO—D7管腳為字驅(qū)動(dòng)。 其它顯示模塊同Ml原理相同。每個(gè)顯示模塊循環(huán)顯示一臺(tái)分站所配接的指定傳感器的監(jiān) 測參數(shù)，并優(yōu)先顯示超限傳感器的參數(shù)。每個(gè)顯示模塊計(jì)有6位顯示數(shù)據(jù)，其中顯示模塊中 的DS1、DS2用于顯示數(shù)據(jù)源地址即被顯監(jiān)控分站的分站號；DS3顯示目前顯示的數(shù)據(jù)的通 道號即傳感器連接與分站的某個(gè)通道的編號；DS4、DS5、DS6顯示相應(yīng)點(diǎn)位的監(jiān)測值。本機(jī) 的顯示單元除可以自主顯示由本機(jī)截獲的監(jiān)測參數(shù)外，還可以接收上位機(jī)的指令，在每個(gè) 單元顯示由上位機(jī)指定的數(shù)據(jù)。與中央微處理器相連的報(bào)警信號輸出電路3，由蜂鳴器BELLI、指示燈 IC7A—IC7D、電阻R15—R18、電容C15組成。電阻R18 —端接微處理器，另一端接三極管 VTl的基極，集電極接IC7B的6腳、IC7A的2腳后與R17的一端連接，R17的另一端接+12V 電，IC7A的3腳接IC7C的8、9腳和IC7B5腳的連線，IC7C的10腳同C15的一端和蜂鳴器 BELLI的1腳連接，IC7D的11腳先與蜂鳴器的3腳相接再與R16的一端連接，R16的另一 端接R15后接蜂鳴器的2腳，IC7B的4腳與IC7D的12、13腳連線連接。當(dāng)有超限事件發(fā) 生時(shí)，由IC7組成的報(bào)警電路輸出報(bào)警信號；同時(shí)，超限點(diǎn)位的顯示值閃爍。中央微處理器IC3選用P89V51RD2單片機(jī)，其內(nèi)置看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)控比較器 等，可滿足井下較復(fù)雜的電磁環(huán)境對可靠性的要求。中央微處理器單元還設(shè)有大容量鐵電 存儲(chǔ)器。IC5為大容量的鐵電存儲(chǔ)器，可保證在掉電后，設(shè)置及顯示參數(shù)不丟失。鍵盤輸入電路6設(shè)有鍵盤K1-K12，作為中央微處理器IC3的輸入端。中央微處理 器IC3同時(shí)可以接受遠(yuǎn)程主機(jī)的輸入命令。本機(jī)的參數(shù)設(shè)置可通過遠(yuǎn)程主機(jī)或本地鍵盤輸 入來完成，需要設(shè)置的參數(shù)包括本機(jī)的“分站號”；各顯示單元的數(shù)據(jù)源地址、通道號及報(bào) 警門限值；通信協(xié)議代碼等。電源及保護(hù)電路包括DC/DC轉(zhuǎn)換模塊DC1、具有限流和過熱保護(hù)功能的穩(wěn)壓模塊 IC2。其為開關(guān)型穩(wěn)壓電源模塊，可高效率的為本機(jī)的各單元提供穩(wěn)定本安電源供應(yīng)。
權(quán)利要求一種礦用信息顯示分站，包括機(jī)箱、數(shù)碼顯示電路、通信接口電路、中央微處理器、報(bào)警信號輸出電路、鍵盤輸入電路、電源及保護(hù)電路組成，其特征在于通訊接口電路，與中央微處理器相連，并與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信線路相連；中央微處理器(2)，與數(shù)碼顯示電路(5)、鍵盤輸入電路(6)、報(bào)警信號輸出電路(3)、通訊接口電路(1)相連；鍵盤輸入電路，與中央微處理器相連；報(bào)警信號輸出電路，與中央微處理器相連；電源及保護(hù)電路，與上述各工作單元相連，為其提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的通訊接口電路(1)包括 FSK制式的通信接口電路和RS485制式的通信接口電路，上述兩種制式的通訊接口電路通 過選擇開關(guān)Sl與中央微處理器相連。
3.如權(quán)利要求1所述的礦用信息顯示分站，其特征在于FSK制式通信接口電路由通訊 控制器IC4，晶體振蕩器Y2，隔離變壓器Bi，電阻R9、R10,電容C6、C13，過壓保護(hù)二極管T4 組成，IC4的6腳/Xl管腳、7腳/X2管腳分別接Y2兩端，5腳/GND管腳接隔離變壓器Bl 的初級和地，IC4的3腳/AO管腳連R9后接2腳/Al管腳引線和電容C13及隔離變壓器Bl 的初級，隔離變壓器Bl的次級線圈一側(cè)的兩端之間串接二極管T4后，一端接電阻R2510后 接Li，一端接L2，接線端子L1、L2無極性連接于監(jiān)控系統(tǒng)通信線路。
4.如權(quán)利要求2所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的RS485制式通信接口電 路包括通訊控制器IC6，過壓保護(hù)二極管T2、T3，電阻Rll、R12和匹配電阻R14，電容C8組 成，端子A、B的一側(cè)分別接與系統(tǒng)通信線路的A、B極電纜上，另一側(cè)分別接與Rll、R12的 一端。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的中央微處理器 (2)選用P89V51RD2單片機(jī)，內(nèi)置看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)控比較器，還設(shè)有大容量鐵電存儲(chǔ)器。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的數(shù)碼顯示電 路(5)經(jīng)三線制串行總線方式與中央微處理器連接，數(shù)碼顯示電路包括顯示模塊M1-M8 ；其 中顯示模塊Ml中的DS1、DS2為數(shù)據(jù)源地址顯示；DS3顯示目前顯示的數(shù)據(jù)的通道號；DS4、 DS5、DS6顯示相應(yīng)點(diǎn)位的監(jiān)測值。
7.如權(quán)利要求6所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的數(shù)碼顯示電路(5)設(shè)有 LED數(shù)碼顯示器。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述的報(bào)警 信號輸出電路(3)由蜂鳴器BELLI、指示燈IC7A—IC7D、電阻R15—R18、電容C15組成。電 阻R18 —端接微處理器，另一端接三極管VTl的基極，集電極接IC7B的6腳、IC7A的2腳 后與R17的一端連接，R17的另一端接+12V電，IC7A的3腳接IC7C的8、9腳和IC7B5腳的 連線，IC7C的10腳同C15的一端和蜂鳴器BELLI的1腳連接，IC7D的11腳先與蜂鳴器的 3腳相接再與R16的一端連接，R16的另一端接R15后接蜂鳴器的2腳，IC7B的4腳與IC7D 的12、13腳連線連接。
9.如權(quán)利要求8所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述鍵盤輸入電路(6)設(shè)有鍵 盤輸入K1-K12。
10.如權(quán)利要求9所述的礦用信息顯示分站，其特征在于所述電源及保護(hù)電路包括DCl 和獨(dú)立的電源穩(wěn)壓及保護(hù)集成電路IC2。
專利摘要一種礦用信息監(jiān)測、報(bào)警、逃生指示的礦用信息顯示分站。包括機(jī)箱、數(shù)碼顯示電路、通信接口電路、中央微處理器、報(bào)警信號輸出電路、鍵盤輸入電路、電源及保護(hù)電路組成，其中通訊接口電路，與中央微處理器相連，并與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信線路相連；中央微處理器，與數(shù)碼顯示電路、鍵盤輸入電路、報(bào)警信號輸出電路、通訊接口電路相連；鍵盤輸入電路，與中央微處理器相連；報(bào)警信號輸出電路，與中央微處理器相連；電源及保護(hù)電路，與上述各工作單元相連，為其提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
文檔編號E21F17/18GK201661314SQ201020122088
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者王作儒 申請人:北京鑫源九鼎科技有限公司