煤矿本质安全监测数据采集系统研究
发布时间：2021-01-04 22:58
长期以来煤炭产业一直是我国社会和国民经济发展的重要物质基础,由于多年连续开采,浅层煤炭已经枯竭,只能进行地下开采,而地下开采过程中多伴随着涌出甲烷气体、CO气体和粉尘等危险源,严重威胁着煤矿财产安全和人民生命安全。因此,建立一套先进可靠的安全监测系统显得尤为重要。目前,我国煤矿安全监测数据采集系统主要存在的问题有:大多数传感器采用催化和电化学技术,寿命较短,稳定性较差,且传感器通信接口单一,系统扩展性较差;采集系统的报警机制不够完善,缺乏分级报警;井下环境监测范围广,采集系统与分站长距离通信需敷设大量电缆,不仅安装维护难度大、成本高,还极易受到井下复杂环境干扰,导致数据传输准确度降低;矿井中环境监测点多,采集系统分析处理大量数据易形成冗余数据,同时增加了系统功耗以及数据处理的时间,导致井上监控中心无法及时获取可靠的数据。针对以上问题,结合本质安全思想,论文提出了构建煤矿本质安全监测数据采集系统的设想,对现存的主要问题提出了解决方案。论文的主要研究内容如下:（1）设计新型数据采集终端,提高系统的安全性和可靠性。系统采集终端设计多种规范通信接口,便于实现多系统间融合;设计了多种传感器接口,...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CAN的拓扑结构
图 3.6 CH376 芯片原理图系统中 CH376 与 STM32 之间采用 SPI 接口进行通信。SPI（Serial Pce），串行外设接口是一种支持全双工操作、操作简单、数据传输速率高也经常被称为四线串行总线。CH376 芯片的 SPI 通信接口引脚：SCS 脚SDI 引脚和 SDO 引脚。STM32F103RCT6 处理器自带两组 SPI 通信接口，为：SPI1_NSS、SPI1_SCK、SPI1_MISO 和 SPI1_MOSI 四个引脚。STM SPI 通信接口与 CH376 芯片连接，CH376 再与 U 盘或 SD 卡连接进行数H376 芯片上的 SCS 引脚、SCK 引脚、SDI 引脚和 SDO 引脚分别与 STM驱动 SPI1_NSS 引脚、时钟输出 SCK 引脚、数据输出 MOSI 引脚和数据输入次连接，CH376 与 STM32 电路连接图如图 3.7 所示。INT#1RSTI2WR#3RD#4TXD5ACT#24SD_DO25SD_CK26CS#27VCC28VCCVCC12R3VCC5.5VUSB V
图 3.8 路由节点硬件结构图术既可以用于短距离通信，又可以用于长采用星型网络拓扑结构，ZigBee 网络中ZigBee 网络一般采用簇树型网络拓扑结构和终端节点满足不了通信距离的要求，由调器和终端节点之间增加若干个路由节点下巷道狭长、环境恶劣、测点多，井下监~6km 范围内。在保证满足通信距离要求统在 ZigBee 网络中网关模块与采集模块节点的方式。路由节点的主要功能是完成个采集模块之间的多级数据转发。本系统1 芯片及其外围电路组成，CC2530 芯片的 RF_P 和 RF_N 两个引脚连接，路由节点芯片对 CC2530 芯片产生功率放大的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈信息化煤矿安全监控系统的构建[J]. 米鹏. 煤矿现代化. 2019(02)
[2]基于UWB技术的煤矿井下无线定位系统[J]. 申伟光. 煤矿安全. 2018(10)
[3]基于CAN和RFID的车胎信息采集系统的设计[J]. 白华,林巧婷. 仪表技术与传感器. 2018(10)
[4]基于改进蚁群的BP神经网络WSN数据融合算法[J]. 余修武,刘琴,李向阳,张可,肖人榕. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[5]WiFi技术的红外甲烷检测系统设计[J]. 陈红岩,鲍立,郭晶晶. 传感器与微系统. 2018(09)
[6]本质安全型煤矿管理体系的分析及研究[J]. 王永胜. 能源与环保. 2018(04)
[7]基于企业文化的本质安全煤矿建设探讨[J]. 宁剑玮. 中国煤炭工业. 2018(04)
[8]IEEE 802.11aj短距离无线接入毫米波通信技术研究及实现[J]. 范特,徐家辉,黄永明,杨绿溪. 信号处理. 2018(02)
[9]煤矿粉尘职业危害监测技术及其发展趋势[J]. 王杰,郑林江. 煤炭科学技术. 2017(11)
[10]基于ZigBee技术与信息融合的煤矿安全监测系统设计[J]. 吴景红,刘迅. 煤炭工程. 2017(10)
博士论文
[1]矿山数据压缩采集与重建方法研究[D]. 徐永刚.中国矿业大学 2013
[2]矿井安全智能监测无线传感器网络关键技术研究[D]. 余修武.武汉理工大学 2013
[3]基于文化塑造的煤矿本质安全管理研究[D]. 吴同性.中国地质大学 2012
硕士论文
[1]基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计[D]. 张雅薇.大连理工大学 2018
[2]基于ZigBee与Web技术的数据传输与处理系统的设计与实现[D]. 罗天任.电子科技大学 2018
[3]基于CAN总线和以太网的液压支架电液控制系统研究[D]. 汪佳彪.中国矿业大学 2017
[4]基于EPA标准的多现场总线矿用综采监控系统设计[D]. 徐超.合肥工业大学 2017
[5]多传感器数据融合技术在煤矿瓦斯预警中的应用研究[D]. 冀少军.河北工程大学 2016
[6]CAN总线交流固态功率控制器研制[D]. 何志宏.哈尔滨工业大学 2017
[7]煤矿安全生产监控系统的设计与实现[D]. 郭靖宇.大连理工大学 2016
[8]压缩感知中的贪婪类重构算法研究[D]. 张有仑.北京理工大学 2016
[9]基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计[D]. 杨洋.太原理工大学 2015
[10]基于以太网和CAN总线的煤矿数字语音广播系统的研究[D]. 魏免.中国矿业大学 2015
本文编号：2957522
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CAN的拓扑结构
图 3.6 CH376 芯片原理图系统中 CH376 与 STM32 之间采用 SPI 接口进行通信。SPI（Serial Pce），串行外设接口是一种支持全双工操作、操作简单、数据传输速率高也经常被称为四线串行总线。CH376 芯片的 SPI 通信接口引脚：SCS 脚SDI 引脚和 SDO 引脚。STM32F103RCT6 处理器自带两组 SPI 通信接口，为：SPI1_NSS、SPI1_SCK、SPI1_MISO 和 SPI1_MOSI 四个引脚。STM SPI 通信接口与 CH376 芯片连接，CH376 再与 U 盘或 SD 卡连接进行数H376 芯片上的 SCS 引脚、SCK 引脚、SDI 引脚和 SDO 引脚分别与 STM驱动 SPI1_NSS 引脚、时钟输出 SCK 引脚、数据输出 MOSI 引脚和数据输入次连接，CH376 与 STM32 电路连接图如图 3.7 所示。INT#1RSTI2WR#3RD#4TXD5ACT#24SD_DO25SD_CK26CS#27VCC28VCCVCC12R3VCC5.5VUSB V
图 3.8 路由节点硬件结构图术既可以用于短距离通信，又可以用于长采用星型网络拓扑结构，ZigBee 网络中ZigBee 网络一般采用簇树型网络拓扑结构和终端节点满足不了通信距离的要求，由调器和终端节点之间增加若干个路由节点下巷道狭长、环境恶劣、测点多，井下监~6km 范围内。在保证满足通信距离要求统在 ZigBee 网络中网关模块与采集模块节点的方式。路由节点的主要功能是完成个采集模块之间的多级数据转发。本系统1 芯片及其外围电路组成，CC2530 芯片的 RF_P 和 RF_N 两个引脚连接，路由节点芯片对 CC2530 芯片产生功率放大的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈信息化煤矿安全监控系统的构建[J]. 米鹏. 煤矿现代化. 2019(02)
[2]基于UWB技术的煤矿井下无线定位系统[J]. 申伟光. 煤矿安全. 2018(10)
[3]基于CAN和RFID的车胎信息采集系统的设计[J]. 白华,林巧婷. 仪表技术与传感器. 2018(10)
[4]基于改进蚁群的BP神经网络WSN数据融合算法[J]. 余修武,刘琴,李向阳,张可,肖人榕. 北京邮电大学学报. 2018(04)
[5]WiFi技术的红外甲烷检测系统设计[J]. 陈红岩,鲍立,郭晶晶. 传感器与微系统. 2018(09)
[6]本质安全型煤矿管理体系的分析及研究[J]. 王永胜. 能源与环保. 2018(04)
[7]基于企业文化的本质安全煤矿建设探讨[J]. 宁剑玮. 中国煤炭工业. 2018(04)
[8]IEEE 802.11aj短距离无线接入毫米波通信技术研究及实现[J]. 范特,徐家辉,黄永明,杨绿溪. 信号处理. 2018(02)
[9]煤矿粉尘职业危害监测技术及其发展趋势[J]. 王杰,郑林江. 煤炭科学技术. 2017(11)
[10]基于ZigBee技术与信息融合的煤矿安全监测系统设计[J]. 吴景红,刘迅. 煤炭工程. 2017(10)
博士论文
[1]矿山数据压缩采集与重建方法研究[D]. 徐永刚.中国矿业大学 2013
[2]矿井安全智能监测无线传感器网络关键技术研究[D]. 余修武.武汉理工大学 2013
[3]基于文化塑造的煤矿本质安全管理研究[D]. 吴同性.中国地质大学 2012
硕士论文
[1]基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计[D]. 张雅薇.大连理工大学 2018
[2]基于ZigBee与Web技术的数据传输与处理系统的设计与实现[D]. 罗天任.电子科技大学 2018
[3]基于CAN总线和以太网的液压支架电液控制系统研究[D]. 汪佳彪.中国矿业大学 2017
[4]基于EPA标准的多现场总线矿用综采监控系统设计[D]. 徐超.合肥工业大学 2017
[5]多传感器数据融合技术在煤矿瓦斯预警中的应用研究[D]. 冀少军.河北工程大学 2016
[6]CAN总线交流固态功率控制器研制[D]. 何志宏.哈尔滨工业大学 2017
[7]煤矿安全生产监控系统的设计与实现[D]. 郭靖宇.大连理工大学 2016
[8]压缩感知中的贪婪类重构算法研究[D]. 张有仑.北京理工大学 2016
[9]基于工业以太网与现场总线的煤矿井下供电监控系统设计[D]. 杨洋.太原理工大学 2015
[10]基于以太网和CAN总线的煤矿数字语音广播系统的研究[D]. 魏免.中国矿业大学 2015
本文编号：2957522
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