孙晓东

（1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺113122；3.沈阳煤炭科学研究所有限公司，辽宁 沈阳110011）

目前煤矿安全监控系统在通讯方面多采用RS485 通讯方式或CAN 通讯方式，RS485 通讯方式居多[1]。结合2 种总线的优势，设计一款基于多总线结构的全数字光口分站。为缓解CPU 工作压力，采用双CPU 分别对下进行数据巡检，对异控及对上进行CAN 或光口进行数据传输[2]，为了规避井下光纤在分站级联时容易断纤，及熔纤繁琐等，增加了VDSL 延长器替代光纤，合理分配总线方案，为CPU减负增加系统健壮性。

目前市场上分站浪涌脉冲群等级主要受限在分站功耗上。市场上的监控分站多采用3.5 寸或4.3寸串口组太串口屏，虽然功能齐全、开发简单，但采用Cortex-M3+FPGA 架构居多[3]，其功耗均在4 W以上，导致分站在启动瞬间浪涌冲击大电源瞬间保护，加入网光口功能后，在电磁兼容实验中导致分站重启无法达到更高电磁兼容等级。通过自主开发单片机液晶屏实现了功耗仅0.3 W 的人机交互功能，将人机交互功耗降低了13 倍。利于系统达到了较高电磁兼容等级。

1 分站总线结构方案

分站总线结构框图如图1，对传感器采集采用RS485 方式，异控采用CAN、VDSL 嵌入式以太网延长器或光纤，分站接环网交换机采用光纤实现AQ6201-2019 和AQ6201-2016 对煤矿安全监控系统分层架构及通讯性能要求[8]。且各个部分分模块化设计，便于现场插拔式维修替换及新品快速开发和生产。

图1 分站总线结构框图Fig.1 Block diagram of substation bus structure

目前在煤矿井下CAN 总线和RS485 总线是安全监控系统分站与传感器之间通讯的主流总线，总线布局的合理性决定系统架构的稳定性。……