煤礦安全生產(chǎn)一直以來都受到水文地質(zhì)災(zāi)害的嚴重影響。目前,國內(nèi)煤礦井下水位監(jiān)控系統(tǒng)主要采用集散控制系統(tǒng),該系統(tǒng)由主從式體系結(jié)構(gòu)組成、采用時分制通訊為主流技術(shù),其監(jiān)控底層設(shè)備無法進行相互間信息交換。此外,由于受到傳感器技術(shù)的限制,礦井水位監(jiān)控系統(tǒng)只能布置在工作環(huán)境較好的水倉處,無法覆蓋整個煤礦井下工作環(huán)境,因此無法采集能最直接反應(yīng)水文信息變化的巷道水位信息,造成監(jiān)控系統(tǒng)檢測精度低、反應(yīng)遲緩,不能及時發(fā)出報警并將積水排出。本課題針對現(xiàn)有礦井水位監(jiān)控系統(tǒng)的弊端,研究了一套全新的水位監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠覆蓋整個煤礦井下工作環(huán)境。其核心技術(shù)是利用變介質(zhì)電容原理設(shè)計了一種新型水位傳感器,通過聚四氟乙烯電纜將水位高度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電容值,再通過專用電路進一步將電容值轉(zhuǎn)化為標準的電壓值,并綜合運用平均值濾波法及插值法擬合系統(tǒng)特性曲線,消除了所采集信息中的干擾誤差,實現(xiàn)新型水位傳感器系統(tǒng)的非線性校正；以單片機MSP430F169為核心處理器,設(shè)計了礦井分站,為了兼容現(xiàn)有井下傳感器,降低監(jiān)控系統(tǒng)成本,本系統(tǒng)還設(shè)計了多種傳感器信號采集通道,不僅能夠讀取新型傳感器的信號,而且還能夠讀取傳統(tǒng)模擬量和開關(guān)量傳感器的信號... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)
        1.2.1 國內(nèi)外煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外煤礦井下排水現(xiàn)狀
    1.3 課題的提出
    1.4 研究內(nèi)容
第2章 礦井積水水位監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計
    2.1 CAN總線概述
        2.1.1 CAN總線的通信原理
        2.1.2 CAN總線的特點
    2.2 水位監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計
        2.2.1 水位監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.2 水位監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理
        2.2.3 水位監(jiān)控系統(tǒng)的功能和特點
    2.3 本章小結(jié)
第3章 礦井積水水位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    3.1 礦井分站的硬件設(shè)計
        3.1.1 礦井分站系統(tǒng)原理
        3.1.2 微處理器電路設(shè)計
        3.1.3 礦井分站外圍電路設(shè)計
    3.2 新型水位傳感器的硬件設(shè)計
        3.2.1 新型水位傳感器系統(tǒng)原理
        3.2.2 水位信號采集電路設(shè)計
        3.2.3 水位信號輸出電路設(shè)計
        3.2.4 紅外遙控電路設(shè)計
    3.3 CAN總線通信電路設(shè)計
        3.3.1 CAN控制器型號的選擇
        3.3.2 CAN收發(fā)器型號的選擇
        3.3.3 CAN通信的硬件電路設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第4章 礦井積水水位監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    4.1 水位監(jiān)控系統(tǒng)排水方案的軟件設(shè)計
    4.2 監(jiān)控系統(tǒng)間信息傳輸過程
    4.3 礦井分站節(jié)點軟件的設(shè)計
        4.3.1 Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境簡介
        4.3.2 基于CAN總線信息收發(fā)程序的設(shè)計
    4.4 新型水位傳感器節(jié)點軟件的設(shè)計
        4.4.1 信號濾波程序
        4.4.2 特性曲線的非線性校正程序
        4.4.3 紅外遙控解碼程序
        4.4.4 新型水位傳感器的實驗驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于組態(tài)軟件的可視化界面設(shè)計
    5.1 CAN-485轉(zhuǎn)換模塊
        5.1.1 CAN232/485特點
        5.1.2 CAN232/485通信配置
    5.2 光纖傳輸設(shè)計
        5.2.1 CP243-1以太網(wǎng)模塊
        5.2.2 光電轉(zhuǎn)換模塊
    5.3 井下監(jiān)控主站的可視化實現(xiàn)
        5.3.1 可視化界面構(gòu)架
        5.3.2 登錄界面設(shè)計
        5.3.3 實時趨勢和歷史趨勢查看界面設(shè)計
        5.3.4 水位查詢界面設(shè)計
    5.4 礦井積水水位監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3015689