CPS驱动的煤矿风电瓦斯闭锁系统仿真与性能分析

本文主要探讨了"基于CPS的风电瓦斯闭锁系统建模仿真"这一主题，针对煤矿安全监控系统面临的挑战，即不同总线协议（如CAN总线和RS485）造成的节点调度问题，提出了将信息物理系统（CPS）技术应用于煤矿井下的解决方案。CPS是一种融合了实体世界和数字世界的系统，旨在实现物理过程的智能化控制。 作者首先提出了建立一个兼容工业以太网、各类现场总线分站以及设备仪器的分布式混合系统模型，这种模型的优势在于它能够整合不同的通信协议，提升系统的灵活性和效率。在风电瓦斯闭锁系统的构建中，CPS的关键作用在于实时感知环境数据（如风速和瓦斯浓度），并通过智能决策来保障井下的安全。 系统的设计包括了整体结构和功能模块，其中关键部分是利用时间并发性建模方法，这有助于处理复杂多任务的系统运行。作者使用了PtolemyⅡ这个强大的混合系统并发模型设计工具来实现这一建模过程，PtolemyⅡ以其可视化和交互式设计特性，方便地展现了系统的动态行为和协同工作。 针对瓦斯喷出和瓦斯突出两种可能的灾害情况，文章进行了仿真分析。通过MATLAB这样的专业工具，研究人员模拟了系统在遇到突发瓦斯涌出事件时的响应，展示了系统如何通过触发通风机控制系统，迅速降低瓦斯浓度至安全范围，从而有效防止事故的发生。 这项研究不仅解决了煤矿安全监控系统的集成问题，还展示了CPS技术在煤矿安全领域的实际应用潜力。通过建模仿真，研究人员验证了基于CPS的风电瓦斯闭锁系统的有效性，对于提升煤矿的智能化管理和安全保障具有重要意义。在未来，随着物联网技术的发展，此类系统有望进一步普及和优化，为煤矿安全提供更高级别的保障。