煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是將煤礦井下的積水及時排出,避免發(fā)生嚴重的透水事故,保障井下人員生命安全和設(shè)備財產(chǎn)安全。針對部分煤礦排水系統(tǒng)存在的自動化程度低、處理器運算能力弱以及故障頻發(fā)等問題,本文構(gòu)建出以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心的主從式礦井排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)。依據(jù)井下的實際監(jiān)測環(huán)境完成了所需特征傳感器的選型,介紹了傳感器的工作原理和使用安裝位置,完成了DSP系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計,并介紹了硬件抗干擾措施。針對礦井涌水隨機性強,水倉水位變化呈非線性的特點,本文構(gòu)建單神經(jīng)元模糊PID算法來實現(xiàn)對水倉水位的控制,并通過仿真軟件與常規(guī)PID算法進行仿真對比分析,驗證算法的可行性;針對排水設(shè)備運行過程中常出現(xiàn)的各類故障問題,本文基于改進的D-S證據(jù)理論構(gòu)建了故障診斷系統(tǒng),診斷系統(tǒng)以測量傳感器獲取排水系統(tǒng)故障信息,使用隸屬度函數(shù)計算各故障的基本概率賦值,并以信息融合的方式得到最終的故障診斷結(jié)果,能夠?qū)ε潘到y(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的異常狀況做出準確診斷。依據(jù)排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的具體功能,本文在CCS6.0集成開發(fā)環(huán)境中完成了DSP系統(tǒng)主程序和各個功能模塊子程序的設(shè)計,在VC++2... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

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技術(shù)路線

西安科技大學全日制工程碩士學位論文82礦井排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的整體構(gòu)建在對現(xiàn)有排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，本章提出了以DSP為控制核心的煤礦井下排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建方法，結(jié)合煤礦井下的實際工作環(huán)境對控制器及各類礦用監(jiān)測傳感器進行了選型，并對監(jiān)控系統(tǒng)涉及的相關(guān)電路進行設(shè)計，針對原有的系統(tǒng)預警能力弱的問題提出了改進方法。2.1礦井排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建和工作原理2.1.1礦井排水系統(tǒng)離心泵及其組成部分排水系統(tǒng)的離心泵及其組成部分是監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)測和控制對象，具體包括：離心泵、水泵電機、各種閥類元件（排水閥、逆止閥、單向底閥等）、監(jiān)測儀表（真空表、壓力表）以及排水管道。水泵的啟停有嚴格的操作流程，必須按照規(guī)范進行操作，否則會對排水設(shè)備造成不可逆的損害，水泵及其組成部分如圖2.1所示。圖2.1離心泵及其組成結(jié)構(gòu)圖1-單向底閥及過濾網(wǎng)；2-吸水管；3-射流泵；4-引水管道；5-真空表；6-排水閘閥；7-逆止閥；8-排水管道；9-壓力表；10-離心泵；11-水泵電機射流泵：在水倉水位超過水泵的自吸范圍時，直接啟動水泵會出現(xiàn)“干燒”現(xiàn)象，影響水泵的使用壽命。因此在水泵啟動前，必須使用射流泵對離心泵完成抽真空注水工作，在水泵入口真空度達到系統(tǒng)預設(shè)值時才能啟動水泵。排水閘閥：安裝在水泵出水口的排水管道上，可以通過閥的開度調(diào)節(jié)水泵管道的流量和水泵揚程，并且在水泵啟動前關(guān)閉排水閘閥，可以降低水泵電機的啟動電流保護電機。逆止閥：在排水系統(tǒng)遇到突發(fā)狀況導致水泵停止運行時，逆止閥可以防止管道中的

建9積水回流對離心泵和管道造成沖擊，避免出現(xiàn)“水錘”現(xiàn)象，是排水系統(tǒng)的保護裝置。監(jiān)測儀表：真空表和壓力表安裝在水泵入口和出口管道上，方便工作人員直接在井下觀測設(shè)備壓力狀況。2.1.2礦井排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建為了實現(xiàn)對煤礦井下涌水量變化情況和水倉水位的實時監(jiān)測，自動控制煤礦井下的排水設(shè)備，本文基于數(shù)字信號處理器DSP28335構(gòu)建排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)設(shè)計，主站為上位PC機，從站為DSP控制器、各類型監(jiān)測傳感器、通信模塊、D/A轉(zhuǎn)換電路、變頻器、水泵組等。系統(tǒng)總體功能框圖如圖2.2所示。圖2.2排水監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖監(jiān)控系統(tǒng)憑借安裝在煤礦井下的各類傳感器，獲取水位信息和排水系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，能夠自動控制離心泵和各種閥類元件開關(guān)實現(xiàn)排水系統(tǒng)無人值守功能，同時系統(tǒng)還能對排水設(shè)備的健康狀況作出評估，對排水設(shè)備遇到的異常狀況及時做出警示和相應(yīng)的故障診斷。2.1.3礦井排水監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)的工作原理當煤礦井下有礦井水不斷涌出，水倉水位持續(xù)上升時，首先由液位傳感器將采集到的水位信號經(jīng)調(diào)理電路轉(zhuǎn)輸入到DSP中，DSP根據(jù)傳感器的輸出信息判斷井下涌水量大小以及實時水倉水位信息。當水倉水位超過警戒水位時，DSP發(fā)出控制指令驅(qū)動射流泵開始對水泵抽真空，并由壓力傳感器監(jiān)測水泵入口真空度和出水口壓力。當監(jiān)測到入口負壓滿足水泵開啟條件時DSP通過變頻器控制水泵電機開始運行。水泵出水口壓力會隨著水泵電機運行不斷增大，當達到系統(tǒng)設(shè)定的閾值時，DSP發(fā)出控制指令關(guān)閉射流泵打開電磁換向閥開始排水，直到水位降至安全水位，然后依次關(guān)閉排水閘閥和水泵電機。在排水過程中，系統(tǒng)實時采集水泵電機軸承溫度、排水管路流量、電機轉(zhuǎn)速等信號作為依據(jù)判斷系統(tǒng)的運行健康狀態(tài)，當參數(shù)異

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