本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式系統(tǒng)的煤礦動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量精度的研究　出處：《貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和硬件設(shè)備的換代升級(jí)，嵌入式開發(fā)技術(shù)走上了獨(dú)立發(fā)展道路，各種嵌入式設(shè)備越來越多，嵌入式操作系統(tǒng)在多種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其是工業(yè)控制領(lǐng)域。其中動(dòng)態(tài)軌道衡就是嵌入式開發(fā)技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化控制相結(jié)合的一個(gè)重要產(chǎn)品。 在我國，動(dòng)態(tài)軌道衡產(chǎn)生于二十世紀(jì)70年代末期，由于受到當(dāng)時(shí)科技手段的限制，其應(yīng)用的范圍較小，產(chǎn)品更新?lián)Q代比較慢。直到80年代末期，動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量技術(shù)才取得突破性進(jìn)展，動(dòng)態(tài)軌道衡在運(yùn)輸領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要安裝在車站、港口、礦山等裝有鐵路專用線的軌道上，保證在車輛不停車的情況下計(jì)量其裝載量，為企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)和國家的監(jiān)管提供參考。進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，動(dòng)態(tài)軌道衡廣泛應(yīng)用在煤礦、鐵礦等大型礦產(chǎn)資源開采企業(yè)中，主要用于計(jì)量企業(yè)的生產(chǎn)能力。但是礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，其最主要的特點(diǎn)是高溫、高濕、空氣中粉塵多、電磁波干擾強(qiáng)、噪聲污染嚴(yán)重，這些與鐵路運(yùn)輸中的環(huán)境差別較大，因此如果將鐵路運(yùn)輸中使用的動(dòng)態(tài)軌道衡系統(tǒng)直接應(yīng)用在礦產(chǎn)企業(yè)中，其計(jì)量精度將會(huì)嚴(yán)重削弱，無法準(zhǔn)確計(jì)量礦車的重量。 在對(duì)原有鐵路動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了煤礦動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量系統(tǒng)。本論文將分別從硬件設(shè)計(jì)和軟件算法兩個(gè)方面就如何提升該系統(tǒng)的計(jì)量精度進(jìn)行研究，使其能夠滿足在特殊環(huán)境條件下的計(jì)量要求。首先從硬件方面出發(fā)，在選擇稱重傳感器的型號(hào)時(shí)，為了提升系統(tǒng)的計(jì)量精度，需要選擇計(jì)量精度高、采集頻率快的電阻式應(yīng)變片式傳感器作為數(shù)據(jù)采集器，優(yōu)化信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)，，對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理，同時(shí)消除零漂現(xiàn)象。利用信號(hào)濾波電路對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行濾波操作，去除因環(huán)境影響而產(chǎn)生的干擾波。將信號(hào)濾波電路與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平信號(hào)。整個(gè)過程中采用獨(dú)立電源電路供電，并將電源安裝在相對(duì)封閉的金屬箱中，以減少電磁干擾，同時(shí)將電源進(jìn)行接地操作。在信號(hào)傳輸過程中，采用RS-485總線傳輸，摒棄過去的RS-232工業(yè)總線傳輸方式，可以有效的增強(qiáng)信號(hào)在傳輸過程中的抗干擾性和減少信號(hào)的衰減。 從軟件方面出發(fā)，在MATLAB仿真模擬環(huán)境中利用信號(hào)處理算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分解，去除高頻信號(hào)的干擾，最終得到有效的數(shù)據(jù)波形。首先對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行截取操作，設(shè)定閥值為25，舍棄閥值低于25的數(shù)字信號(hào)。分別使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法和小波算法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分解，將分解的信號(hào)乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)后得到礦車的真實(shí)重量，記為測(cè)量值。將測(cè)量值與實(shí)際值帶入公式進(jìn)行運(yùn)算，最終得出兩種算法的計(jì)量精度。對(duì)兩種算法的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行比較，將計(jì)量精度高的算法作為最終的信號(hào)處理算法。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of computer technology and the upgrading of hardware, embedded development technology has been on the road of independent development, and more and more embedded devices. Embedded operating system is widely used in many fields, especially in industrial control field, in which dynamic track scale is an important product which combines embedded development technology with industrial automation control. In our country, dynamic track scale came into being in the end of 1970s, because of the limitation of scientific and technological means at that time, its application scope is relatively small, the product renewal is relatively slow, until the end of 80s. Dynamic rail scale metering technology has made a breakthrough. Dynamic rail scale has been widely used in the field of transportation, mainly installed in railway stations, ports, mines and other railways equipped with special railway lines. In order to provide a reference for the production activities of enterprises and the supervision of the country, the dynamic track scale has been widely used in coal mines since 21th century. In large mining enterprises of mineral resources such as iron ore, it is mainly used to measure the production capacity of enterprises. However, the production environment of mineral enterprises is relatively bad, the main characteristics of which are high temperature, high humidity and much dust in the air. The electromagnetic wave interference is strong, the noise pollution is serious, these are quite different from the railway transportation environment, therefore, if the dynamic track scale system used in the railway transportation is directly applied in the mineral enterprises. Its measuring accuracy will be seriously weakened, can not accurately measure the weight of the mining car. Based on the improvement of the original railway dynamic rail scale metering system, a coal mine dynamic rail scale metering system is designed. In this paper, how to improve the measurement of the system from the aspects of hardware design and software algorithm is presented. Precision is studied. In order to improve the measurement accuracy of the system, it is necessary to select the high measurement precision in order to improve the measurement accuracy of the system. Firstly, from the hardware aspect, when selecting the model of weighing sensor, it can meet the measurement requirements of special environment. The high frequency resistive strain gauge sensor is used as the data collector to optimize the design of the signal amplification circuit and amplify the collected voltage signal. At the same time, the zero-drift phenomenon is eliminated. The signal filter circuit is used to filter the collected analog signal, and the interference wave caused by the environment is removed. The signal filter circuit is connected with the A / D conversion circuit. The analog voltage signal is converted into digital level signal. During the whole process, the power supply is supplied by a separate power supply circuit, and the power is installed in a relatively closed metal box to reduce electromagnetic interference. At the same time, the power supply is grounded. In the process of signal transmission, RS-485 bus is used to transmit, and the past RS-232 industrial bus transmission mode is abandoned. It can effectively enhance the anti-interference and reduce the attenuation of the signal during the transmission process. From the software aspect, the signal processing algorithm is used to decompose the collected signal in the MATLAB simulation environment to remove the interference of the high-frequency signal. Finally, the effective data waveform is obtained. Firstly, the digital signal is intercepted and the threshold is set to 25. The empirical mode decomposition algorithm and wavelet algorithm are used to decompose the digital signal, and the decomposed signal is multiplied by the conversion coefficient to get the real weight of the mine car. Take the measured value and the actual value into the formula to calculate, finally get the measurement accuracy of the two algorithms, and compare the measurement results of the two algorithms. The algorithm with high measurement accuracy is regarded as the final signal processing algorithm.
【學(xué)位授予單位】：貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH715.13;TP368.1

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