一种煤矿监控系统CAN总线的终端匹配电阻测量方法及装置与流程

本技术涉及煤矿监控的，尤其涉及一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量方法及装置。

背景技术：

1、煤矿安全监测监控系统(以下简称安全监控系统)是主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、主要风机开停等环境参数和设备运行状态。系统由井上和井下两部分组成。井上部分主要有：监控主站、服务器、显示器等；井下部分主要有：网络交换机、监控分站、传感器等。

2、随着安全监控系统技术的发展，传感器的数字化传输技术(如can总线传输、rs485总线传输等)逐步取代了传统的模拟传输技术(如频率传输、电流传输、开关量电压传输等)，以提高系统的可靠性、实时性、兼容性和抗干扰能力。can总线因具有较高的总线利用率、多主式通信结构、可靠的错误处理和检错机制等特点，在安全监控系统中得到了广泛的应用。

3、根据传输线阻抗理论，在can总线拓扑网络结构中，当信号在传输过程中，遇到阻抗不连续的界面时，信号的一部分能量会从传输线中发射回来，形成反射波，反射波会改变信号的形状和幅值，导致信号失真，影响通信影响信号的完整性，甚至可能导致数据传输错误，通常的做法是在总线的两端分别加上大小相等的终端电阻，以确保差分信号的平衡性，消除信号的反射，保障通信质量，由此可见，匹配电阻在can总线的通信中起着至关重要的作用。

4、在基于can总线的安全监控系统中，匹配电阻调节的常规做法是，在总线两端即分站和终端传感器上，设置固定阻值的终端电阻，如390ω或其它阻值电阻。这种做法沿用了汽车can网络的固定阻抗匹配方式，在车辆局域网中，线缆长度一般仅有几十米，总线传输速率较高，通常有125kbps、250kbps和500kbps几种速率，按照研究成果表示，终端匹配电阻的取值范围为100ω～130ω之间，通常取120ω，匹配电阻值较为固定，可以很好地消除信号的反射，降低丢帧率，保障通信质量。

5、然而，在煤矿井下应用时，由于井下的工况条件复杂，分站至传感器之间传输速率较低，通常为5kbps，且工况条件不同，传输距离也不同；现场使用的矿用通信线缆截面积不同，单位阻抗也不同。在低速、远距离can总线拓扑网络结构中，终端匹配电阻的选取，受线缆长度和线缆规格型号等因素的影响较大，因此在现场应用时，所需的终端匹配电阻不是一个确定值，取值范围一般为100ω～500ω之间。采用固定不变的终端匹配电阻，在适应不同应用场景时，会出现总线丢帧率高、通信不稳定等现象，并且会增加现场工作人员调试和维护的工作量。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量方法，以适应不同的应用场景，减少总线丢帧率高和通信不稳定的现象，从而减少调试和维护的工作量。

3、本技术的第二个目的在于提出一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量装置。

4、本技术的第三个目的在于提出一种电子设备。

5、本技术的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

6、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量方法，应用于主测试仪，包括以下步骤：

7、基于设定的第一主测试仪电阻，在一个主测试仪换档周期内监测副测试仪发送的握手信号；

8、响应于未接收到所述握手信号，在所述主测试仪换档周期结束时，基于预设的电阻步长进行电阻档位切换，确定第二主测试仪电阻；

9、基于所述第二主测试仪电阻，在所述主测试仪换档周期内继续监测所述副测试仪发送的握手信号；

10、响应于接收到所述握手信号，向所述副测试仪发送同步信号，所述同步信号包括所述当前主测试仪电阻的阻值，并监测所述副测试仪的同步确认信号；

11、响应于接收到所述副测试仪的同步确认信号，确定所述主测试仪电阻为备选终端电阻，向所述副测试仪发送测试数据帧，基于所述副测试仪返回的反馈数据帧计算在所述备选终端电阻下的总线丢帧率；

12、基于所述总线丢帧率从所述备选终端电阻中确定目标终端电阻。

13、优选地，所述基于所述总线丢帧率从所述备选终端电阻中确定目标终端电阻，包括：

14、响应于所述主测试仪的所有电阻档位切换且测试完毕，获取所有备选终端电阻和对应的总线丢帧率；

15、从所述总线丢帧率中选择最小的总线丢帧率对应的备选终端电阻，作为最优终端电阻，将所述最优终端电阻和与所述最优终端电阻对应的总线丢帧率进行显示。

16、优选地，所述方法还包括：

17、响应于未接收到所述副测试仪的同步确认信号，继续监测所述副测试仪发送的握手信号。

18、本技术第一方面还提供一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量方法，应用于副测试仪，包括：

19、基于设定的第一副测试仪电阻，在一个副测试仪换档周期内向主测试仪发送握手信号，并监测所述主测试仪的同步信号，所述同步信号包括当前主测试仪电阻的阻值；

20、响应于未接收到所述同步信号，在所述副测试仪换档周期结束后，基于预设的电阻步长进行电阻档位切换，确定第二副测试仪电阻；

21、基于所述第二副测试仪电阻，在所述副测试仪换档周期内继续向所述主测试仪发送握手信号，并继续监测所述主测试仪的同步信号；

22、响应于接收到所述同步信号，基于所述同步信号将所述副测试仪电阻同步为当前主测试仪电阻的阻值，向所述主测试仪发送同步确认信号，并监测所述主测试仪的测试数据帧；

23、响应于获取到所述主测试仪的测试数据帧，向所述主测试仪返回反馈数据帧。

24、优选地，所述方法还包括：

25、响应于所述副测试仪的所有电阻档位切换且测试完毕，基于最小副测试仪电阻，在一个副测试仪换档周期内继续向所述主测试仪发送握手信号，并监测所述主测试仪的同步信号。

26、优选地，所述方法还包括：

27、响应于未获取到所述主测试仪的测试数据帧，在当前所述副测试仪换档周期结束后基于所述电阻步长进行电阻档位切换，并继续向所述主测试仪发送握手信号，监测所述主测试仪的同步信号。

28、为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量装置，包括监测模块、第一切换模块、第一同步模块和测试模块；

29、所述监测模块用于基于设定的第一主测试仪电阻，在一个主测试仪换档周期内监测副测试仪发送的握手信号；

30、所述第一切换模块用于响应于未接收到所述握手信号，在所述主测试仪换档周期结束时，基于预设的电阻步长进行电阻档位切换，确定换档后的第二主测试仪电阻；基于所述第二主测试仪电阻，在所述主测试仪换档周期内继续监测所述副测试仪发送的握手信号；

31、所述同步模块用于响应于接收到所述握手信号，向所述副测试仪发送同步信号，所述同步信号包括所述当前主测试仪电阻的阻值，并监测所述副测试仪的同步确认信号；

32、所述测试模块用于响应于接收到所述副测试仪的同步确认信号，向所述副测试仪发送测试数据帧，并基于所述副测试仪返回的反馈数据帧计算在当前主测试仪电阻下的总线丢帧率，保存所述当前主测试仪电阻和对应的所述总线丢帧率。

33、本技术第二方面还提出另一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量装置，包括发送模块、第二切换模块、第二同步模块和反馈模块；

34、所述发送模块用于基于设定的第一副测试仪电阻，在一个副测试仪换档周期内向主测试仪发送握手信号，并监测所述主测试仪的同步信号，所述同步信号包括当前主测试仪电阻的阻值；

35、所述第二切换模块用于响应于未接收到所述同步信号，在所述副测试仪换档周期结束后，基于预设的电阻步长进行电阻档位切换，确定换档后的第二副测试仪电阻；基于所述第二副测试仪电阻，在所述副测试仪换档周期内继续向所述主测试仪发送握手信号，并继续监测所述主测试仪的同步信号；

36、所述第二同步模块用于响应于接收到所述同步信号，基于所述同步信号将所述副测试仪电阻同步为当前主测试仪电阻的阻值，向所述主测试仪发送同步确认信号，并监测所述主测试仪的测试数据帧；

37、所述反馈模块用于响应于获取到所述主测试仪的测试数据帧，向所述主测试仪返回反馈数据帧。

38、为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

39、所述存储器存储计算机执行指令；

40、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如上述的方法。

41、为达上述目的，本技术第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述的方法。

42、本技术提供的一种煤矿监控系统can总线的终端匹配电阻测量方法及装置，在主测试仪和副测试仪上设置不同的电阻档位，通过不同的电阻档位建立主测试仪和副测试仪之间的通讯连接，在通讯连接成功后，计算在备选终端电阻条件下的总线丢帧率，并通过选择最小的总线丢帧率对应的备选终端电阻作为最优终端电阻。本技术能够适应不同的应用场景，在不同的应用场景下快速选择最优终端电阻，并减少总线丢帧率高和通信不稳定的现象，从而减少了调试和维护的工作量。

43、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。