煤礦巷道頂板離層自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國,煤炭作為主要能源的格局在今后50年內(nèi)不會改變。但長期以來,煤礦安全問題一直是制約煤炭工業(yè)發(fā)展的重要因素。項板問題是煤礦安全問題的一個重要部分,監(jiān)測頂板的狀態(tài),研究頂板的變化規(guī)律,對頂板進行及時支護,可以有效確保頂板安全,減少生產(chǎn)過程中的安全隱患。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計一種適合井下使用的巷道頂板離層在線監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)測巷道頂板變化,記錄頂板變化數(shù)據(jù),并提供基本的數(shù)據(jù)分析,為巷道頂板支護工作提供數(shù)據(jù)依

2、據(jù)。
　　 本文研究的主要內(nèi)容包括位移傳感器設(shè)計、采集分站設(shè)計、傳輸分站設(shè)計、遠程數(shù)據(jù)傳輸接口設(shè)計和上位機組態(tài)軟件設(shè)計。并通過WEB實現(xiàn)數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)的共享,通過OPC實現(xiàn)與其他系統(tǒng)對接。
　　 位移傳感器:通過高精度齒輪的旋轉(zhuǎn),觸發(fā)光電開關(guān),輸出電信號。信號經(jīng)過HEF40106BP整形后,生成標準的方波脈沖,輸出至采集分站。
　　 采集分站:實現(xiàn)對傳感器信號的實時采集、存儲、顯示,并通過CAN總線與傳輸分站進行

3、數(shù)據(jù)通信。采集分站支持PS/2鍵盤接口,可以通過PS/2鍵盤對采集分站進行參數(shù)設(shè)置。采集分站主板芯片采用PIC18F6585單片機,傳感器信號采集及CAN通訊部分采用中斷方式進行響應(yīng),對傳感器信號采集優(yōu)先處理,確保信號采集的實時性。
　　 傳輸分站:實現(xiàn)與所有采集分站之間的數(shù)據(jù)通訊,對所有的采集分站進行巡檢,現(xiàn)場顯示各采集分站的當前數(shù)據(jù),并通過單模光纖模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。傳輸分站主板芯片也采用PIC18F6585單片機,通過

4、對單片機I/O引腳的控制,實現(xiàn)液晶顯示、I2C存儲、CAN通訊、串口通訊等功能。
　　 遠程數(shù)據(jù)傳輸接口:傳輸接口核心采用MWF101-S單模光纖模塊,光口通過單模光纖與井下傳輸分站的光纖模塊連接,RS-232接口通過RS-232連接線與計算機RS-232接口連接。
　　 上位機組態(tài)軟件:上位機組態(tài)軟件采用組態(tài)王6.52平臺進行開發(fā),主要包括人機界面、SQLServer數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布、OPC服務(wù)器等方面。良好的人機界

5、面方便操作人員比較直觀的觀察數(shù)據(jù),進行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析以及報表打印等操作。SQLServer數(shù)據(jù)庫用于保存在線接收的數(shù)據(jù),供報表查詢使用。WEB發(fā)布實現(xiàn)數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)的共享。OPC服務(wù)器使系統(tǒng)可以方便的與其他系統(tǒng)對接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
　　 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計:主要對系統(tǒng)的功耗和穩(wěn)定性進行優(yōu)化,從硬件的選型到系統(tǒng)運行中的一些降低功耗的設(shè)計,確保系統(tǒng)在電源功率一定的條件下,可以穩(wěn)定的工作。通過設(shè)置軟件陷阱、看門狗等方法,提高單片機程序運行的