瓦检员将测量数据输入到分布在各测点的智能终端,智能终端将输入的测量数据(如CO浓度、CH4浓度、温度等)通过1条公共传输线路(终端级M-BUS总线:四芯电缆,其中2根供电,2根通信)将测量数据发送给通信分站,再由通信分站通过另一条公共传输线路(分站级RS485总线:两芯电缆)远传至地面监控计算机,实现集中处理、存储、报警。监控计算机具有网络服务器功能,有关领导和部门只要打开各自的计算机,就可通过浏览网页来查询全部监测内容。另外,该系统将报警信息利用GSM短信方式传到煤矿负责人的手机中,使之能及时处理问题,达到安全生产的目的。
2 硬件结构
2.1 通信分站
通信分站由隔爆兼本安电源直接供电,供电电压为DC24V。它是一台由单片机控制的智能现场设备,要完成与监控计算机和智能终端双向数据传输功能,是监控计算机与智能终端的联络中心。它主要由单片机、RS-485从机接口电路、存储单元、M-BUS主机接口电路组成,如图2所示。
图2 通信分站结构
2.2 智能终端
智能终端是整个系统的重要组成部分,它可以显示瓦检员最近输入的测量内容,起到电子牌板作用,另外,如果被测参数超限,红灯闪烁报警,以提醒过往人员注意。为防止无关人员操作智能终端,每个瓦检员配有一个信息钮,实现对瓦检员的考勤,防止漏检现象,加强安全保障体系;瓦检员只有将信息钮与智能终端上的信息座接触时,才能开启键盘、输入数据;每个信息钮具有全球唯一的编码,它的采用还可防止其它持钮人员替别人输入数据,起到对瓦检员的考勤作用。智能终端属低功耗型,由总线集中供电方式,即由通信分站输出一对电源线,给智能终端供电。2 min无人操作智能终端,智能终端液晶启用屏幕保护功能。智能终端结构如图3所示。
图3 智能终端结构
2.3 GSM手机模块
手机模块采用西门子推出的新一代GSM通信终端TC35T,它由射频天线、内部闪存、GSM基带处理器、匹配电源和1个40脚的Zip插座组成。其中GSM基带处理器是核心部件,相当于1个协议处理器,用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。它的外部集成了标准RS232接口、电源接口、模拟音频输入输出接口和SIM卡,只要将其串口与PC或单片机的串口相连,就可以用AT命令对它进行设置,其通信波特率为9 600 bit/s,供电电压为8~30 V,待机耗40 mA。
3 软件实现
3.1 通信分站软件
系统通信方式为一主多从、半双工,计算机为主机,工作在查询方式,监控计算机通过发送不同的地址(每个通信分站都设有唯一的地址,地址范围1~127)依次选通各通信分站,并读取其存储的测量数据。通信分站为从机,具有地址自动识别电路,工作在中断方式,每一时刻只有1个地址相符的从机同主机通信,且只能发送或接收,将相应数据传给计算机。
3.2 智能终端软件
通信分站与智能终端之间的通信采用多机通信方式,通信分站为主机,通过发送不同的地址(每个智能终端都设有唯一的地址,地址范围1~127)依次控制各智能终端工作,并读取和存储其测量数据。当通信分站发送的地址与智能终端的地址相符时,智能终端发生串口接收中断,在中断服务子程序中将串口从“地址接收状态”(第9位为1)转换为“数据通信状态”(第9位为0),并关闭串口中断,将地址发回,查询串口,等待接收通信分站令,如100 ms未接到任何命令或接到的命令非法,则退出数据通信状态,进入地址接收状态,然后退出中断服务子程序,返回主程序。
3.3 计算机系统软件
