基于MSP430单片机的煤矿安全监控分站

陈进

摘要： 本设计介绍了一种基于MSP430F449单片机的小型煤矿安全监控分站，该监控分站是针对当前煤矿监测系统具有成本高、功耗高和设备庞大等特点，不适应中小煤矿的需求，而提出的一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强和可靠性高的适合矿难多发的小型煤矿的监控分站。该监控分站能实时监测煤矿井下的工作环境，防患于未然，确保煤矿安全生产。

关键词：MSP430F449单片机 监控分站 煤矿安全 瓦斯

概述：煤矿安全监控是计算机、通信、控制技术相互交叉的学科，与矿山的生产环节密切相关，其研究目的是对矿井上、下的环境参数及有关生产环节的机电设备运行状态进行监测，用计算机对采集的数据进行数据处理，对设备、局部生产环节或过程进行控制。其主要功能是能够及时、准确地反映各类所需要的监测信息，从而满足对瓦斯、风速、一氧化碳、温度、负压等环境参数及设备开停不同监测对象的要求，以实现在生产过程中对全矿井的综合监测。

1 煤矿安全监测系统的现状及趋势

随着现代化信息技术的进一步发展，矿井设备自动化水平不断提高，现代化的生产和管理在煤矿行业中不断推广。但从总体上看，全国煤矿事故仍然较多，这充分暴露煤矿安全专项整治和安全管理工作中的差距和漏洞。针对目前中国煤矿业的现状，整合煤矿资源，强化安全管理，加大安全生产投入，采取现代化采煤技术，是实现我国安全生产最根本的发展之路。但现在市场上的煤矿安全监测系统通用性差、兼容性差、智能程度低、未采用低功耗设计，电流大，电压高，不易实现本安，不易安装调试，维护也很困难，这使得有些使用这些监测系统的中小煤矿的经济效益明显下降，特别是小型煤矿没能力承担该费用，致使当前发生的矿难大多发生在小型煤矿中，因而现代化、小型的、价格低廉的煤矿安全监测分站的研制是势在必行的。

2 基于MSP430单片机煤矿监控分站的设计问题

2.1设计要求

本设计是应中小煤矿尤其是小煤矿工业生产环境监测需求而研制的监控分站。本安全监控分站主要是对矿井生产系统的安全监测，包括对矿井空气中有害或危险成分（如甲烷、一氧化碳等）的监测，矿井空气物理状态（如风速、负压、温度等）的监测，以及通风设备运行状态（如设备开停等）的监测，并且在紧急情况下能够使煤矿井下的一些重要的电器设备断电，停止运转。

2.2监控分站的结构框图设计

模拟量采集模块和开关量采集模块用来接收传感器的信号，并把这些信号传送给单片机。单片机接收到信号之后，经过处理和分析，然后以二种方式输出：其一，送给LCD显示模块显示；其二，通过RS-485接口向上位机传送数据。在一些紧急的情况下，控制输出模块切断井下一些重要设备的电源，电源模块仍保持给整个分站供电。该监控分站可以在脱离上位机的情况下独立进行数据采集、显示、计算和控制的功能，它由3路瓦斯模拟量输入，3路4～20mA辅助模拟量输入，6路开关量输入用于监测井下电气设备的运行状态，6路输出开关量用于3路瓦斯模拟量输入的声光报警和4路继电器断电输出控制，4×4键盘，声光报警电路，液晶显示电路和继电器断电电路部分组成。