矿井顶板压力位移数据采集系统研究与实现

论文摘要

近几年来,我国煤矿安全事故频发,我国煤矿事故统计数据表明,顶板事故一直居各类事故之首。目前,我国煤矿井下综采面的顶板监测系统只针对压力进行监测,都缺少对液压支架工作在恒阻阶段时顶梁随顶板下沉的可缩量（位移）的实时在线监测,然而顶板下沉所引起顶梁位移的变化对分析工作面顶板来压规律是一个不可或缺的因素,因此研究设计具有压力、位移同时监测的系统是非常需要的。通过对系统进行功能和性能需求分析,设计出了矿井顶板压力位移数据采集系统的结构和组成,分别对系统数据采集器和数据处理软件进行了总体设计和功能模块划分;选取数据采集器的关键元器件,设计了具有3通道压力和1通道位移的采集器硬件电路,主要包括传感器信号处理电路、数据存储电路、电源电压变换电路、数据显示电路、通信电路等,并进行硬件抗干扰性设计;以IAR Embedded Workbench为程序的开发平台,完成了数据采集程序的设计与开发;完成了以SQL server 2000作为系统数据库的设计;采用面向对象技术,使用C++语言,设计、开发出与采集器进行实时通信的数据处理软件,该软件具有实时显示数据、生成数据报表、绘制图形曲线等功能,实现对整个系统的管理。经测试表明,矿井顶板压力位移数据采集系统达到了设计要求。该系统的实现弥补了对煤矿综采工作面顶板监测的不足,提高了我国煤矿顶板压力位移数据采集的实时在线监测能力,对煤炭安全具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矿压位移监测系统的国内外发展状况
• 1.2.1 国内发展状况
• 1.2.2 国外发展状况
• 1.3 矿压位移监测系统的未来发展方向
• 1.4 论文的主要内容
• 2 矿井顶板压力位移数据采集系统总体设计
• 2.1 矿井顶板压力位移数据采集系统需求分析
• 2.1.1 系统数据采集器需求分析
• 2.1.2 系统数据处理软件需求分析
• 2.2 矿井顶板压力位移数据采集系统总体设计
• 2.2.1 系统总体结构与组成
• 2.2.2 系统数据采集器总体设计
• 2.2.3 系统数据处理软件总体设计
• 3 系统数据采集器硬件电路设计
• 3.1 微处理器芯片的选取
• 3.1.1 微处理器选取考虑的几个因素
• 3.1.2 微处理器的选取
• 3.2 传感器信号处理模块电路设计
• 3.2.1 压力位移传感器的选取
• 3.2.2 传感器信号放大电路设计
• 3.2.3 A/D 转换器的选取与电路设计
• 3.3 数据存储模块电路设计
• 3.3.1 存储器芯片的选取与电路设计
• 3.3.2 数据存储结构
• 3.4 数据通信模块电路设计
• 3.5 显示模块电路设计
• 3.6 其它相关电路设计
• 3.6.1 电源电压变换电路设计
• 3.6.2 时钟日历电路设计
• 3.6.3 硬件复位电路的设计
• 3.6.4 JTAG 电路设计
• 3.7 数据采集器的抗干扰措施
• 4 系统数据采集器软件设计
• 4.1 系统数据采集器软件开发环境
• 4.2 系统采集器软件总体流程
• 4.3 采集器软件主要子程序设计
• 4.3.1 系统初始化子程序
• 4.3.2 数据采集子程序
• 4.3.3 定时中断服务子程序
• 4.3.4 数据显示中断子程序
• 4.3.5 通信中断服务子程序
• 5 系统数据处理软件设计
• 5.1 系统数据处理软件开发环境
• 5.2 数据库设计
• 5.2.1 数据库表定义
• 5.2.2 数据库关系图
• 5.3 系统主要模块设计
• 5.3.1 系统模块
• 5.3.2 查询模块
• 5.3.3 图形模块
• 5.3.4 报表模块
• 5.3.5 通信模块
• 6 矿井顶板压力位移数据采集系统的实现与测试
• 6.1 矿井顶板压力位移数据采集系统的实现
• 6.1.1 系统数据采集器的实现
• 6.1.2 系统数据处理软件的实现
• 6.2 矿井顶板压力位移数据采集系统测试
• 6.2.1 系统硬件测试
• 6.2.2 系统软件测试
• 6.2.3 系统集成测试
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录