矿井通风监控系统设计

摘要：针对矿井通风系统对煤矿系统生产和安全的重要性，建立了基于网络和

DSP 技术的

提升机故障监控系统；简单扼要的阐述了整体系统的设计和系统各个模块的功能及结构设
计；详细说明了

DSP 技术对系统信号的采集与处理，采用 TMS320F2812 芯片实现了监控

系统的快速性，提高了监控系统的可靠性。

 

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 http://www.xzbu.com/8/view-4031224.htm

　　关键词：矿井提升机

 DSP 远程控制 

　　作为我国主要能源，煤炭生产的安全性是最重要的，也是能源生产中最危险的

[1]。其

中，因井下通风不善而引起的瓦斯爆炸等是煤矿主要事故。提高矿井通风系统的稳定性及安
全性，加强矿井通风监控系统的可靠性，进一步提高矿井安全，减少矿井事故的发生。因此，
作者建立了基于

DSP 的矿井通风监控系统，提高了矿井通风监控系统的可靠性，稳定性。 

　　

1、矿井通风机监控系统的总体设计 

　 　 通 风 系 统 有 主 控 制 站 ， 在 主 控 制 站 集 中 控 制 、 操 作 。 硬 件 的 主 芯 片 采 用 的 是
TMS320F2812 芯片，软件设计加强了信息采集控制的可靠性和快速性。 
　　矿井通风机监控系统基于计算机及网络通信技术，连接一系列仪器仪表、传感装置等，
构成了一个完整的远程监控系统。工作人员可以在监控室内通过用户计算机进行监控。

 

　　

2、矿井通风机监控系统的硬件设计 

　　本系统的硬件设计主要有主控模块、信息采集模块、通信模块、

web 网络中心及用户计算

机。本系统采用的是集中控制方法，用户可在主控制站内通过用户计算机现场对矿井通风系
统进行监控；矿井通风工况状态信息由专用的信息采集模块进行采集，采集信号通过通信
模块传递给主控模块，在主控模块对采集信号进行处理、分析并通过用户计算机进行展示。

 

　　

2.1 主控模块 

　　主控模块采用

TI 公司推出的 TMS320F2812 芯片为控制核心，与单片机相比，DSP 芯

片具有更为丰富的外设资源和更为强大的数字信号处理能力，运算速度更快。针对矿井通风
机恶劣的工作环境以及庞大的系统监控模拟量等，信息采集控制模块处理量交大，因此，
选择通用的可编程

TMS320F2812 芯片实现。选用的 TMS320F2812 芯片采用了高性能的

CMOS 技术，CPU 主频高达 150MHZ，具有丰富的片内资源以及外设资源。芯片具有 2 个事
件管理器

EV、ADC 采样模块等片内外设。每个事件管理器具有 2 个 16 位的通用定时器、3 个

比较单元、

3 个捕获单元以及 1 个正交编码脉冲电路，数据采集控制能力强大[2]。强大的片

内外设资源很好的保证了系统的速度与可靠性。

 

　　

2.2 信息采集模块 

　　信息采集控制模块采用

TI 公司推出的 TMS320F2812 芯片为控制核心，主要负责现场

数据采集及预处理。因矿井通风机的工作环境十分恶劣、系统监控模拟量十分庞大，信息采
集控制模块处理量较大，因此，选用数字信号处理能力更为强大及运算速度更快通用的可
编程

TMS320F2812 芯片实现。实际而言，需要监控的信息有 2 种，分别是离散状态信息和

连续状态信息。离散状态信息主要指各个模块产生的信号、

I/O 信号以及报警信号等；连续状

态信息主要是由传感器获得的信息。

 

　　采样模块的模数转换采用的是

TMS320F2812 自带的内部 ADC 模块，该模块是一个 12

位分辨率、具有流水线结构的模

/数转换器，有多达 16 个采样通道，并且分为两组，具有自

动排序能力，可通过编程选择需要转换的通道。

TMS320F2812 自带的 ADC 模块可以达到 10

位转换精度，完全满足整个矿井通风机监控系统的需要，无需添加硬件电路。在软件设计方
面，选择序列发生器连续自动序列化模式，可以完成自动转换，序列发生器的工作流程如
图

1 所示。在本设计中，利用 EVA 的定时器 1 设定触发 ADC 采样的启动信号，转换完成后，