天地科技股份有限公司 趙麗麗 陳 穎

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略

天地科技股份有限公司 趙麗麗 陳 穎

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器在我國許多礦井中的實踐已經(jīng)取得了較為良好的效果。本文從闡述礦用傳感器通信的內(nèi)容與發(fā)展方向后，對于基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略進(jìn)行了分析。

以太網(wǎng)；礦用傳感器；通信實現(xiàn)策略

基于以太網(wǎng)絡(luò)的礦用傳感技術(shù)本身的信息傳輸速度可以超過10MbPs,因此在使用過程中可以有效的減少對于中繼器的依賴,因此可以顯著的提升信息傳輸?shù)乃俾?。故在這一前提下探討基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略就能夠進(jìn)一步提升通信整體效果與效率。

一、礦用傳感器通信簡析

礦用傳感器通信是一個系統(tǒng)性的概念，以下從計算機(jī)化水平提升、智能化水平提升、整體優(yōu)越性較強(qiáng)、安裝維護(hù)便利等方面出發(fā)，對于礦用傳感器通信進(jìn)行了分析。

1.計算機(jī)化水平提升

現(xiàn)階段我國的礦用傳感器通信計算機(jī)水平已經(jīng)得到了非常顯著的提升。眾所周知近年來隨著我國煤礦監(jiān)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，在這一過程中基于以太網(wǎng)的整體以及局部的監(jiān)控系統(tǒng)為計算機(jī)測控系統(tǒng)開始獲得了越來越多的應(yīng)用,并且其整體的信息化水平也有了顯著的提升。舉例來說，在這一類型的傳感器中較為有名的就是森透里昂系統(tǒng)中的瓦斯傳感器,該型號的傳感器不僅僅能夠煤礦中的瓦斯信號進(jìn)行極為迅速的顯示，并且還可以確保報警等間題使用單片機(jī)來完成,同時還能夠?qū)⑿盘柕倪h(yuǎn)傳也通過單片機(jī)處理后變?yōu)橐环N計算機(jī)數(shù)據(jù)通訊。正是這種先進(jìn)的傳感器讓煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)更加規(guī)范、更加先進(jìn)，為其整體的生產(chǎn)能力和安全水平的提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.智能化水平提升

現(xiàn)階段我國的礦用傳感器通信智能化水平也有著明顯的進(jìn)步。根據(jù)相關(guān)研究表明現(xiàn)階段我國許多型號的傳感器都開始逐漸的采用單片機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)其智能化，這主要是因為傳感器信號的數(shù)據(jù)通信能夠使得監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得更為明晰。舉例來說，礦用傳感器在礦井工作面局部范圍的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自行組網(wǎng),從而能夠在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)較為簡易的測控。其次，如果在全礦井內(nèi)都采用這種傳感器則可以直接省去傳統(tǒng)的分站環(huán)節(jié),從而能夠在此基礎(chǔ)上使傳感器信號可以直接的上傳到地面中心去。

3.整體優(yōu)越性較強(qiáng)

礦用傳感器通信具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)越性。一般而言基于以太網(wǎng)的礦用傳感器本身具有計算機(jī)局域網(wǎng)所具有的一系列優(yōu)點(diǎn),仔細(xì)分析則可以發(fā)現(xiàn)正是因為所有的傳感器以及處理終端都可以連成一個局域網(wǎng)LAN,故使得其可以比現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)更具家靈活，并且也可以使得系統(tǒng)能夠具有較高的可靠性。其次，礦用傳感器通信的優(yōu)越性還體現(xiàn)在其本身的通信載體非常簡單,因此非常的適合在礦井中進(jìn)行使用，故具有良好的實踐應(yīng)用價值。

4.安裝維護(hù)便利

礦用傳感器的安裝維護(hù)較為便利，這對于礦井生產(chǎn)、運(yùn)作而言是一個極大的優(yōu)勢。通常來說井局域網(wǎng)的拓?fù)溥x擇應(yīng)當(dāng)以簡易性和便利性出來來進(jìn)行選擇。在這一過程中需要確保通信網(wǎng)絡(luò)中任何兩個用戶都不能形成閉合回路,。其次，對于礦并監(jiān)控通信而言使用輻射狀通信電纜能夠使其與各傳感器相連,在這一過程中因為傳感器間并不存在信息交換,因此可以將傳感器中的分站模擬信號及時的傳送到計算機(jī)的通信回路中去，因此具有較高的實用意義與經(jīng)濟(jì)價值。

二、基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略應(yīng)當(dāng)具有靈活性，以下從合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化總線形拓?fù)?、充分發(fā)揮以太網(wǎng)優(yōu)勢、減少模擬量電路等方面出發(fā)，對于基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信實現(xiàn)策略進(jìn)行了分析。

1.合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信的第一步是合理應(yīng)用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)人員在合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的過程中首先應(yīng)當(dāng)清醒的認(rèn)識到環(huán)形拓?fù)渌纬珊唵蔚拈]合環(huán)路可以讓任何兩個用戶之間通過環(huán)路來進(jìn)行相互通信。但是因為在人數(shù)較多的情況下環(huán)形網(wǎng)絡(luò)作為單向環(huán)只能夠支持一個方向的通信，因此要將其投入礦用傳感器中則需要對其劣勢進(jìn)行規(guī)避并努力的發(fā)揮其優(yōu)勢。其次，技術(shù)人員在合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的過程中還應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大環(huán)形拓?fù)涞目煽啃愿叩膬?yōu)越性，并且在這一過程中努力的規(guī)避因負(fù)載串聯(lián)而導(dǎo)致的通信效率低下。與此同時，技術(shù)人員在合理利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的過程中還應(yīng)當(dāng)對于諸如載波偵聽和多重訪問等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，從而能夠在此基礎(chǔ)上確保基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信效率的持續(xù)提升。

2.優(yōu)化總線形拓?fù)?/p>

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信的關(guān)鍵自傲與優(yōu)化總線形拓?fù)?。技術(shù)人員在優(yōu)化總線形拓?fù)鋾r首先應(yīng)當(dāng)確信總線形拓?fù)湓诘V井傳感器通信中屬于最佳選擇之一。這主要是因為其屬于計算機(jī)總線在通信中的擴(kuò)展模式，并且在礦井巷道中也可以為分支狀，而其總線能夠延伸到礦用傳感器中去，因此具有很高的使用效率。其次，術(shù)人員在優(yōu)化總線形拓?fù)鋾r還應(yīng)當(dāng)確?？偩€作為LAN的通信總線能夠在在信息傳輸控制規(guī)程下及時的將傳感器信息傳送到分站、地面中心站或其它形式的信息處理中心中去，從而能夠當(dāng)出現(xiàn)信息發(fā)送沖突時及時的立刻停止信息發(fā)送，并且在第一時間內(nèi)找到錯誤的信息代碼并且上報。

3.充分發(fā)揮以太網(wǎng)優(yōu)勢

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信需要更加充分的發(fā)揮出以太網(wǎng)自身的優(yōu)勢。技術(shù)人員在充分發(fā)揮以太網(wǎng)優(yōu)勢時首先應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到在這一通信模式下每個使用者都可以隨時地的使用傳輸信道,并且在這一過程中所有的信息包自身都含有目的地址的包頭,這意味著所有用戶都接收別的用戶的發(fā)送,因此具有很強(qiáng)的信息傳輸能力。其次，技術(shù)人員在充分發(fā)揮以太網(wǎng)優(yōu)勢時還應(yīng)當(dāng)按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織來形成的7層模型標(biāo)準(zhǔn),并且在這一過程中確保以太網(wǎng)中發(fā)送出的每個數(shù)據(jù)位中心均有跳變,從而能夠在同步頭發(fā)送時可以讓總線上將出現(xiàn)一系列時鐘脈沖,故能夠有助于進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測并且可以使接收端準(zhǔn)確同步。與此同時，技術(shù)人員在充分發(fā)揮以太網(wǎng)優(yōu)勢時還應(yīng)當(dāng)使數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行時間精確定位，最終可以在此基礎(chǔ)上使得以太網(wǎng)的應(yīng)用更加具有便利性。

4.減少模擬量電路

基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信的關(guān)鍵在于合理的減少模擬量電路。技術(shù)人員在減少模擬量電路時首先應(yīng)當(dāng)樹立起傳感器采用單片機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn)智能化是當(dāng)前主流的認(rèn)識,從而能夠在此基礎(chǔ)上為使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供技術(shù)上的便利。其次，技術(shù)人員在減少模擬量電路時還應(yīng)當(dāng)在使用以太網(wǎng)后及時的去除了原有的模擬量處理電路,這本身對于簡化電路提高精度有著很大的助益。與此同時，技術(shù)人員在減少模擬量電路時還應(yīng)當(dāng)確保電橋產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)必要的信號放大電路后直接進(jìn)入單片機(jī)A/D端口進(jìn)行處理,從而能夠在此基礎(chǔ)上使得影響整機(jī)精度的模擬量電路可以降低到最簡，最終為基于以太網(wǎng)的礦用傳感器通信起到無可替代的促進(jìn)作用。

三、結(jié)束語

基于工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線的煤礦井下通信系統(tǒng)的應(yīng)用需要建立在合理策略的支持上。故技術(shù)人員只有對于礦用的以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有著更加透徹的了解，才能夠在此基礎(chǔ)上選擇并制定出更加符合礦井實際情況的通信實現(xiàn)策略。

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[4]胡曉婭．基于交換式以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究[D]．華中科技大學(xué),2016．09