【摘 要】
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随着计算机技术的飞速发展,煤矿安全监测系统的功能也在随之逐步完善。在煤矿生产的安全方面,竭尽全力做到对生产数据进行监控、分析,并做出安全策略,为煤矿安全生产的高产量和高效性提供重要保障,对于提髙煤矿综采工作面自动化水平具有重要意义。本文针对综采工作面设备通信协议复杂、多样的问题,分析了综采工作面常用协议,提出了协议解析转换的设计方案,设计了一款多协议集成的矿用网关,以解决上述问题。在此基础上设计并
【基金项目】
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校企合作项目“采掘装备智能化控制系统测试及实验中心建设”; 校企合作项目“复杂地质条件下综放工作面智能化开采技术研究与应用”
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随着计算机技术的飞速发展,煤矿安全监测系统的功能也在随之逐步完善。在煤矿生产的安全方面,竭尽全力做到对生产数据进行监控、分析,并做出安全策略,为煤矿安全生产的高产量和高效性提供重要保障,对于提髙煤矿综采工作面自动化水平具有重要意义。本文针对综采工作面设备通信协议复杂、多样的问题,分析了综采工作面常用协议,提出了协议解析转换的设计方案,设计了一款多协议集成的矿用网关,以解决上述问题。在此基础上设计并开发了一套综采工作面SCADA系统,实现了综采工作面的实时监控和数据采集,有利于综采工作面安全生产和自动化水平的提高。本文主要工作和研究内容如下:（1）分析了综采工作面各个设备的功能及其监测特点,提出了相应的综采工作面监控系统的监控要求,并根据所提出的要求,设计了系统网络结构,搭建了综采工作面SCADA系统的整体框架。（2）分析了综采工作面常用协议RS232、RS485、CAN和以太网,选择了STM32单片机作为网关核心处理器并进行网关硬件模块选型,提出了协议解析转换的设计方案,完成了网关的硬件电路设计、软件设计及其实物制作,设计了一款多协议集成的矿用网关,搭建了测试实验平台,验证了其可行性,实现了不同协议的集成和以太网协议统一传输。（3）分析了系统整体功能和数据传输技术,使用了统一建模语言（UML）对SCADA系统功能进行了详细分析,运用了软件建模技术对系统进行静态建模和动态建模,完成了数据库和软件功能的设计与开发,设计了一套满足逻辑控制需求、人机界面友好、操作简单的综采工作面SCADA系统,实现了综采工作面生产设备的实时监控和数据采集。（4）搭建了综采工作面SCADA系统实验平台,制定了相应的实验方案。分别在陕西煤矿机械有限公司智能实验室和江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心搭建了实验室和地面实验平台,并在河南大有能源有限公司耿村煤矿13200综采工作面开展了工业性试验。实验结果表明:本文设计的矿用多协议集成网关和综采工作面SCADA系统能够长时间稳定运行,并能够正确的对不同设备、不同协议进行数据采集和监控,其网络丢包率为0.05%,在正常允许范围内,验证了其正确性、可行性和稳定性,满足设计要求和现场实际应用。该论文有图65幅,表21个,参考文献88篇。
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