基于CAN总线的矿井积水水位监控系统

发布时间：2021-02-03 01:36

　　煤矿安全生产一直以来都受到水文地质灾害的严重影响。目前,国内煤矿井下水位监控系统主要采用集散控制系统,该系统由主从式体系结构组成、采用时分制通讯为主流技术,其监控底层设备无法进行相互间信息交换。此外,由于受到传感器技术的限制,矿井水位监控系统只能布置在工作环境较好的水仓处,无法覆盖整个煤矿井下工作环境,因此无法采集能最直接反应水文信息变化的巷道水位信息,造成监控系统检测精度低、反应迟缓,不能及时发出报警并将积水排出。本课题针对现有矿井水位监控系统的弊端,研究了一套全新的水位监控系统,该系统能够覆盖整个煤矿井下工作环境。其核心技术是利用变介质电容原理设计了一种新型水位传感器,通过聚四氟乙烯电缆将水位高度转化成相应电容值,再通过专用电路进一步将电容值转化为标准的电压值,并综合运用平均值滤波法及插值法拟合系统特性曲线,消除了所采集信息中的干扰误差,实现新型水位传感器系统的非线性校正；以单片机MSP430F169为核心处理器,设计了矿井分站,为了兼容现有井下传感器,降低监控系统成本,本系统还设计了多种传感器信号采集通道,不仅能够读取新型传感器的信号,而且还能够读取传统模拟量和开关量传感器的信号... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 国内外煤矿井下监控系统现状
        1.2.2 国内外煤矿井下排水现状
    1.3 课题的提出
    1.4 研究内容
第2章 矿井积水水位监控系统方案设计
    2.1 CAN总线概述
        2.1.1 CAN总线的通信原理
        2.1.2 CAN总线的特点
    2.2 水位监控系统方案设计
        2.2.1 水位监控系统的总体结构设计
        2.2.2 水位监控系统的工作原理
        2.2.3 水位监控系统的功能和特点
    2.3 本章小结
第3章 矿井积水水位监控系统的硬件设计
    3.1 矿井分站的硬件设计
        3.1.1 矿井分站系统原理
        3.1.2 微处理器电路设计
        3.1.3 矿井分站外围电路设计
    3.2 新型水位传感器的硬件设计
        3.2.1 新型水位传感器系统原理
        3.2.2 水位信号采集电路设计
        3.2.3 水位信号输出电路设计
        3.2.4 红外遥控电路设计
    3.3 CAN总线通信电路设计
        3.3.1 CAN控制器型号的选择
        3.3.2 CAN收发器型号的选择
        3.3.3 CAN通信的硬件电路设计
    3.4 本章小结
第4章 矿井积水水位监控系统的软件设计
    4.1 水位监控系统排水方案的软件设计
    4.2 监控系统间信息传输过程
    4.3 矿井分站节点软件的设计
        4.3.1 Embedded Workbench开发环境简介
        4.3.2 基于CAN总线信息收发程序的设计
    4.4 新型水位传感器节点软件的设计
        4.4.1 信号滤波程序
        4.4.2 特性曲线的非线性校正程序
        4.4.3 红外遥控解码程序
        4.4.4 新型水位传感器的实验验证
    4.5 本章小结
第5章 基于组态软件的可视化界面设计
    5.1 CAN-485转换模块
        5.1.1 CAN232/485特点
        5.1.2 CAN232/485通信配置
    5.2 光纤传输设计
        5.2.1 CP243-1以太网模块
        5.2.2 光电转换模块
    5.3 井下监控主站的可视化实现
        5.3.1 可视化界面构架
        5.3.2 登录界面设计
        5.3.3 实时趋势和历史趋势查看界面设计
        5.3.4 水位查询界面设计
    5.4 矿井积水水位监控系统的调试
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文



本文编号：3015689