本文關(guān)鍵詞：礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤礦井下的主要災(zāi)害之一就是地下水,對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)有著重大的安全隱患,其主要表現(xiàn)在礦井排水系統(tǒng)的排水能力不足以應(yīng)付突然增加的礦井涌水量,因此,對(duì)于監(jiān)測(cè)井下排水溝水流量、出水點(diǎn)涌水量是非常重要的。目前,一般對(duì)礦井水文信息的監(jiān)測(cè)是通過(guò)人工對(duì)所選定觀測(cè)點(diǎn)定期、逐點(diǎn)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其缺點(diǎn)是難以在較短的時(shí)間里獲取大量的涌水量數(shù)據(jù)來(lái)分析涌水點(diǎn)的涌水情況,因此不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)突水的發(fā)生。此外,對(duì)于井下鉆孔水壓、水倉(cāng)水位、地面野外鉆孔水位等參數(shù)的監(jiān)測(cè)也同樣十分重要。因此,非常有必要建立礦井水文自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。 本系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái),為礦井建立一個(gè)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、高精度、高度自動(dòng)化、高可靠性,能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷測(cè)量并利用計(jì)算機(jī)分析、輔助決策的,適用井下及地面各種水文參數(shù)(水位、水壓水溫,明渠流量,管道流量等)并利用工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃谋O(jiān)測(cè)系統(tǒng),以及時(shí)掌握地下水動(dòng)態(tài)、保障煤礦的安全、正常生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的人工記錄、手工查詢、紙張保存等落后手段,實(shí)現(xiàn)了高效、快捷智能化的數(shù)據(jù)采集方案,在硬件設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上均采用多級(jí)結(jié)構(gòu)：硬件上,分為采集終端(移動(dòng)采集終端)、井下通訊分站和井上通訊分站；網(wǎng)絡(luò)上,采用兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制,即上層的以太網(wǎng)和底層的CAN總線網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)。采集終端和移動(dòng)采集終端是網(wǎng)絡(luò)的末端。 本文首先對(duì)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和采用的原理及其技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。接著分析了整個(gè)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),包括系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。其次,詳細(xì)給出了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì),介紹了各個(gè)模塊,如微控制器電路模塊、MG2639(GPRS)模塊,CAN通訊模塊和AD模擬信號(hào)采集模塊等的電路設(shè)計(jì)、功能及使用設(shè)置等情況。然后分析了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了本設(shè)計(jì)使用的CAN總線協(xié)議和CAN通訊協(xié)議設(shè)計(jì)情況。接下來(lái)介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),包括硬件層、驅(qū)動(dòng)層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層,并詳細(xì)的給出了各個(gè)層的軟件工作流程和層與層之間的協(xié)調(diào)工作機(jī)制。最后,對(duì)系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行情況進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試,并且分析了系統(tǒng)在上電之后的運(yùn)行狀況。
【關(guān)鍵詞】：礦井 CAN總線 水文監(jiān)測(cè) Internet GPRS
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD745
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 課題背景14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍存在的不足與現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的及意義16-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-20
• 2 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)20-28
• 2.1 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)21-23
• 2.1.1 采集終端硬件結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.2 井下通訊分站硬件結(jié)構(gòu)22
• 2.1.3 井上通訊分站硬件結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)23-26
• 2.2.1 采集終端軟件結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 井下通訊分站軟件結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2.3 井上通訊分站軟件結(jié)構(gòu)25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-28
• 3 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)28-48
• 3.1 采集終端的硬件組成介紹28-43
• 3.1.1 MSP430F5438微控制器電路28-31
• 3.1.2 電源電路31-36
• 3.1.2.1 電源充電檢測(cè)電路31-32
• 3.1.2.2 電池管理電路32-33
• 3.1.2.3 電源開(kāi)關(guān)電路33-34
• 3.1.2.4 穩(wěn)壓電路34-36
• 3.1.3 MG2639模塊電路36-37
• 3.1.4 CAN通訊模塊電路37-39
• 3.1.5 AD模擬信號(hào)采集電路39-41
• 3.1.6 485通訊模塊電路41-42
• 3.1.7 TFT液晶電路42-43
• 3.1.8 鐵電儲(chǔ)存器電路43
• 3.2 井下通訊分站硬件組成介紹43-45
• 3.2.1 W5100以太網(wǎng)硬件電路44-45
• 3.3 井上通訊分站硬件組成介紹45-47
• 3.3.1 MSP430F5325微控制器硬件電路46
• 3.3.2 串口轉(zhuǎn)USB硬件電路46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)48-56
• 4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)48
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)48-54
• 4.2.1 CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議介紹49-50
• 4.2.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議介紹50-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 5 水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-76
• 5.1 采集終端軟件介紹56-72
• 5.1.1 硬件層56-60
• 5.1.2 驅(qū)動(dòng)層60-67
• 5.1.2.1 電源開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)60-61
• 5.1.2.2 MG2639驅(qū)動(dòng)61-64
• 5.1.2.3 MCP2515驅(qū)動(dòng)64
• 5.1.2.4 AD7792驅(qū)動(dòng)64-65
• 5.1.2.5 TFT驅(qū)動(dòng)65-67
• 5.1.3 系統(tǒng)層67
• 5.1.4 應(yīng)用層67-72
• 5.1.4.1 電池管理任務(wù)68-69
• 5.1.4.2 傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)69-70
• 5.1.4.3 CAN和GPRS數(shù)據(jù)通訊任務(wù)70-71
• 5.1.4.4 能耗管理任務(wù)71
• 5.1.4.5 GUI任務(wù)71-72
• 5.2 井下通訊分站軟件介紹72-74
• 5.2.1 W5100驅(qū)動(dòng)程序72-74
• 5.2.2 W5100數(shù)據(jù)通訊任務(wù)74
• 5.3 井上通訊分站軟件介紹74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行76-86
• 6.1 系統(tǒng)軟件調(diào)試76-81
• 6.1.1 創(chuàng)建項(xiàng)目工程76-80
• 6.1.2 程序的編譯80-81
• 6.2 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試81-82
• 6.3 硬件調(diào)試過(guò)程82-84
• 6.4 本章小結(jié)84-86
• 7 總結(jié)與展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果94

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：401348