煤礦井下測(cè)井儀的研究與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-07-14 08:31
我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó),煤炭資源在我國(guó)的資源配置中具有戰(zhàn)略價(jià)值。做為煤炭開采的主要分析手段,測(cè)井技術(shù)的發(fā)展對(duì)于煤炭開采具有重要的科技價(jià)值。本文分析了國(guó)內(nèi)外測(cè)井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了常用測(cè)井技術(shù)的測(cè)井原理,結(jié)合實(shí)際,提出了一種新型網(wǎng)絡(luò)化的多功能CAN總線煤礦井下測(cè)井儀。該測(cè)井儀主要由計(jì)算機(jī)端控制軟件程序、上位機(jī)、采集節(jié)點(diǎn)三部分構(gòu)成。計(jì)算機(jī)端控制軟件程序由MFC編寫,主要實(shí)現(xiàn)用戶的人機(jī)交互及采集數(shù)據(jù)的圖表式顯示。上位機(jī)采用STM32單片機(jī)作為核心,與計(jì)算機(jī)可以通過(guò)有線(串口)方式實(shí)現(xiàn)通訊。采集節(jié)點(diǎn)考慮到功耗采用了8位的PIC18F4680實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)與采集節(jié)點(diǎn)間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通訊,采用了主從式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具備強(qiáng)大的可擴(kuò)展能力,可以根據(jù)測(cè)井需要方便的拆裝不同屬性的測(cè)井采集節(jié)點(diǎn),完成測(cè)井任務(wù)。優(yōu)化了用戶與測(cè)井儀的人機(jī)交互,設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)端控制軟件方便用戶以圖標(biāo)的形式直觀的對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計(jì),提高了總線的負(fù)載率,實(shí)現(xiàn)了多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和正常通訊的要求。擴(kuò)展了測(cè)井儀同時(shí)測(cè)井的寬度與廣度。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外測(cè)井技術(shù)的發(fā)展歷程,對(duì)本文設(shè)計(jì)的測(cè)井儀所采用的技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行了闡述。給出...
【文章來(lái)源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】:89 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
目錄
Contents
1 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 煤炭業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀
1.1.2 測(cè)井技術(shù)在煤炭業(yè)中的應(yīng)用
1.1.3 測(cè)井技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的分析
1.2 本測(cè)井儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的及意義
1.3 測(cè)井儀系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)
1.3.1 電阻率測(cè)井技術(shù)
1.3.2 自然伽馬測(cè)井技術(shù)
1.3.3 磁感應(yīng)測(cè)井技術(shù)
1.3.4 CAN總線簡(jiǎn)介
1.3.5 CAN 總線幀結(jié)構(gòu)
1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 測(cè)井儀系統(tǒng)的整體架構(gòu)
2.1 測(cè)井儀系統(tǒng)硬件架構(gòu)
2.1.1 上位機(jī)部分硬件架構(gòu)
2.1.2 采集節(jié)點(diǎn)部分硬件架構(gòu)
2.2 測(cè)井儀系統(tǒng)軟件架構(gòu)
2.2.1 上位機(jī)與采集節(jié)點(diǎn)軟件架構(gòu)
2.2.2 計(jì)算機(jī)端控制軟件軟件架構(gòu)
2.3 本章小結(jié)
3 測(cè)井儀系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 上位機(jī)控制板的功能介紹
3.1.1 電源及微控制器電路
3.1.2 CAN總線模塊電路
3.1.3 串口通信模塊電路
3.1.4 顯示與按鍵模塊電路
3.1.5 電池信息檢測(cè)電路
3.1.6 光電編碼器模塊電路
3.1.7 數(shù)據(jù)存讀模塊電路
3.2 采集節(jié)點(diǎn)控制板功能介紹
3.2.1 微控制器電路
3.2.2 CAN總線模塊電路
3.2.3 時(shí)鐘模塊電路
3.2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路
3.2.5 傳感器模塊電路
3.3 本章小結(jié)
4 測(cè)井儀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)軟件分析
4.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)
4.2.1 CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議
4.2.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)管理
4.3 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 電壓檢測(cè)模塊任務(wù)流程圖
4.3.2 顯示模塊任務(wù)流程圖
4.3.3 按鍵模塊任務(wù)流程圖
4.3.4 CAN網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)任務(wù)流程圖
4.3.5 串口通訊模塊任務(wù)流程圖
4.3.6 SD卡模塊任務(wù)流程圖
4.3.7 USB模塊類U盤的軟件實(shí)現(xiàn)
4.4 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行
5.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境搭建
5.1.1 單片機(jī)部分調(diào)試
5.1.2 測(cè)井儀系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)端控制軟件通訊部分調(diào)試
5.2 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試
5.3 井下實(shí)際測(cè)試
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]CAN總線在井下測(cè)井儀中的應(yīng)用[J]. 李盟,郭家虎,周陽(yáng),周琦. 工礦自動(dòng)化. 2014(01)
[2]井下仰角鉆孔測(cè)井系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 周陽(yáng),郭家虎,李盟,周琦. 工礦自動(dòng)化. 2013(03)
[3]淺析我國(guó)煤炭資源發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 薛冰. 科技廣場(chǎng). 2012(02)
[4]基于CAN總線技術(shù)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 黨瑞榮,潘海洋,宋楠,賈偉. 西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
[5]CAN總線應(yīng)用層協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 王邦繼,劉慶想,李相強(qiáng),張健穹. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(20)
[6]煤礦選煤技術(shù)與環(huán)境保護(hù)的探討[J]. 丁江林. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2011(08)
[7]煤礦井下無(wú)纜測(cè)井系統(tǒng)的改進(jìn)及應(yīng)用[J]. 張鵬. 科技資訊. 2010(14)
[8]STM32F103x的USB多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 唐偉,于平,李崢輝. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2009(08)
[9]中國(guó)能源安全問題探討及對(duì)策研究[J]. 何瓊. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)
[10]國(guó)家發(fā)改委發(fā)布我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(摘要)[J]. 礦山機(jī)械. 2009(08)
本文編號(hào):3283792
【文章來(lái)源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁(yè)數(shù)】:89 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
目錄
Contents
1 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 煤炭業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀
1.1.2 測(cè)井技術(shù)在煤炭業(yè)中的應(yīng)用
1.1.3 測(cè)井技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的分析
1.2 本測(cè)井儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的及意義
1.3 測(cè)井儀系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)
1.3.1 電阻率測(cè)井技術(shù)
1.3.2 自然伽馬測(cè)井技術(shù)
1.3.3 磁感應(yīng)測(cè)井技術(shù)
1.3.4 CAN總線簡(jiǎn)介
1.3.5 CAN 總線幀結(jié)構(gòu)
1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 測(cè)井儀系統(tǒng)的整體架構(gòu)
2.1 測(cè)井儀系統(tǒng)硬件架構(gòu)
2.1.1 上位機(jī)部分硬件架構(gòu)
2.1.2 采集節(jié)點(diǎn)部分硬件架構(gòu)
2.2 測(cè)井儀系統(tǒng)軟件架構(gòu)
2.2.1 上位機(jī)與采集節(jié)點(diǎn)軟件架構(gòu)
2.2.2 計(jì)算機(jī)端控制軟件軟件架構(gòu)
2.3 本章小結(jié)
3 測(cè)井儀系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
3.1 上位機(jī)控制板的功能介紹
3.1.1 電源及微控制器電路
3.1.2 CAN總線模塊電路
3.1.3 串口通信模塊電路
3.1.4 顯示與按鍵模塊電路
3.1.5 電池信息檢測(cè)電路
3.1.6 光電編碼器模塊電路
3.1.7 數(shù)據(jù)存讀模塊電路
3.2 采集節(jié)點(diǎn)控制板功能介紹
3.2.1 微控制器電路
3.2.2 CAN總線模塊電路
3.2.3 時(shí)鐘模塊電路
3.2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路
3.2.5 傳感器模塊電路
3.3 本章小結(jié)
4 測(cè)井儀系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)軟件分析
4.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)
4.2.1 CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議
4.2.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)管理
4.3 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 電壓檢測(cè)模塊任務(wù)流程圖
4.3.2 顯示模塊任務(wù)流程圖
4.3.3 按鍵模塊任務(wù)流程圖
4.3.4 CAN網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)任務(wù)流程圖
4.3.5 串口通訊模塊任務(wù)流程圖
4.3.6 SD卡模塊任務(wù)流程圖
4.3.7 USB模塊類U盤的軟件實(shí)現(xiàn)
4.4 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行
5.1 系統(tǒng)軟件環(huán)境搭建
5.1.1 單片機(jī)部分調(diào)試
5.1.2 測(cè)井儀系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)端控制軟件通訊部分調(diào)試
5.2 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試
5.3 井下實(shí)際測(cè)試
5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]CAN總線在井下測(cè)井儀中的應(yīng)用[J]. 李盟,郭家虎,周陽(yáng),周琦. 工礦自動(dòng)化. 2014(01)
[2]井下仰角鉆孔測(cè)井系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 周陽(yáng),郭家虎,李盟,周琦. 工礦自動(dòng)化. 2013(03)
[3]淺析我國(guó)煤炭資源發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 薛冰. 科技廣場(chǎng). 2012(02)
[4]基于CAN總線技術(shù)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 黨瑞榮,潘海洋,宋楠,賈偉. 西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
[5]CAN總線應(yīng)用層協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 王邦繼,劉慶想,李相強(qiáng),張健穹. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(20)
[6]煤礦選煤技術(shù)與環(huán)境保護(hù)的探討[J]. 丁江林. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2011(08)
[7]煤礦井下無(wú)纜測(cè)井系統(tǒng)的改進(jìn)及應(yīng)用[J]. 張鵬. 科技資訊. 2010(14)
[8]STM32F103x的USB多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 唐偉,于平,李崢輝. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2009(08)
[9]中國(guó)能源安全問題探討及對(duì)策研究[J]. 何瓊. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(06)
[10]國(guó)家發(fā)改委發(fā)布我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(摘要)[J]. 礦山機(jī)械. 2009(08)
本文編號(hào):3283792
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