陳進

摘要： 本設計介紹了一種基于MSP430F449單片機的小型煤礦安全監(jiān)控分站，該監(jiān)控分站是針對當前煤礦監(jiān)測系統(tǒng)具有成本高、功耗高和設備龐大等特點，不適應中小煤礦的需求，而提出的一種具有低成本、低功耗、易操作、功能強和可靠性高的適合礦難多發(fā)的小型煤礦的監(jiān)控分站。該監(jiān)控分站能實時監(jiān)測煤礦井下的工作環(huán)境，防患于未然，確保煤礦安全生產(chǎn)。

關鍵詞：MSP430F449單片機 監(jiān)控分站 煤礦安全 瓦斯

概述：煤礦安全監(jiān)控是計算機、通信、控制技術(shù)相互交叉的學科，與礦山的生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切相關，其研究目的是對礦井上、下的環(huán)境參數(shù)及有關生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機電設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測，用計算機對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，對設備、局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)或過程進行控制。其主要功能是能夠及時、準確地反映各類所需要的監(jiān)測信息，從而滿足對瓦斯、風速、一氧化碳、溫度、負壓等環(huán)境參數(shù)及設備開停不同監(jiān)測對象的要求，以實現(xiàn)在生產(chǎn)過程中對全礦井的綜合監(jiān)測。

1 煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀及趨勢

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的進一步發(fā)展，礦井設備自動化水平不斷提高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)和管理在煤礦行業(yè)中不斷推廣。但從總體上看，全國煤礦事故仍然較多，這充分暴露煤礦安全專項整治和安全管理工作中的差距和漏洞。針對目前中國煤礦業(yè)的現(xiàn)狀，整合煤礦資源，強化安全管理，加大安全生產(chǎn)投入，采取現(xiàn)代化采煤技術(shù)，是實現(xiàn)我國安全生產(chǎn)最根本的發(fā)展之路。但現(xiàn)在市場上的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)通用性差、兼容性差、智能程度低、未采用低功耗設計，電流大，電壓高，不易實現(xiàn)本安，不易安裝調(diào)試，維護也很困難，這使得有些使用這些監(jiān)測系統(tǒng)的中小煤礦的經(jīng)濟效益明顯下降，特別是小型煤礦沒能力承擔該費用，致使當前發(fā)生的礦難大多發(fā)生在小型煤礦中，因而現(xiàn)代化、小型的、價格低廉的煤礦安全監(jiān)測分站的研制是勢在必行的。

2 基于MSP430單片機煤礦監(jiān)控分站的設計問題

2.1設計要求

本設計是應中小煤礦尤其是小煤礦工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測需求而研制的監(jiān)控分站。本安全監(jiān)控分站主要是對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的安全監(jiān)測，包括對礦井空氣中有害或危險成分（如甲烷、一氧化碳等）的監(jiān)測，礦井空氣物理狀態(tài)（如風速、負壓、溫度等）的監(jiān)測，以及通風設備運行狀態(tài)（如設備開停等）的監(jiān)測，并且在緊急情況下能夠使煤礦井下的一些重要的電器設備斷電，停止運轉(zhuǎn)。

2.2監(jiān)控分站的結(jié)構(gòu)框圖設計

模擬量采集模塊和開關量采集模塊用來接收傳感器的信號，并把這些信號傳送給單片機。單片機接收到信號之后，經(jīng)過處理和分析，然后以二種方式輸出：其一，送給LCD顯示模塊顯示；其二，通過RS-485接口向上位機傳送數(shù)據(jù)。在一些緊急的情況下，控制輸出模塊切斷井下一些重要設備的電源，電源模塊仍保持給整個分站供電。該監(jiān)控分站可以在脫離上位機的情況下獨立進行數(shù)據(jù)采集、顯示、計算和控制的功能，它由3路瓦斯模擬量輸入，3路4～20mA輔助模擬量輸入，6路開關量輸入用于監(jiān)測井下電氣設備的運行狀態(tài)，6路輸出開關量用于3路瓦斯模擬量輸入的聲光報警和4路繼電器斷電輸出控制，4×4鍵盤，聲光報警電路，液晶顯示電路和繼電器斷電電路部分組成。