基于电磁辐射的煤与瓦斯突出监测仪的研究
发布时间：2021-09-24 02:34
煤与瓦斯突出是煤矿生产中的重大灾害事故之一。近年来,随着矿井的不断延深、开采条件的日趋复杂,煤与瓦斯突出发生的强度及造成的人员伤亡呈明显的增长趋势。造成这种事故现象的主要原因是目前对于煤与瓦斯突出预测仍然采用钻孔等传统方式获得一些反映工作面前方煤与瓦斯突出危险性的量化指标来预测突出的危险性,这种方法工作量大、预测周期长、可靠性不高,且占用煤炭生产作业的时间和空间。近几年来就出现预测指标未超过临界值而发生瓦斯突出的事故近百起。归根到底这种预测瓦斯突出的方法是静态的,不能实时监测到煤与瓦斯的动态变化情况。针对上述问题,本文设计了一种利用电磁辐射监测技术预测预报煤与瓦斯突出的监测仪器,该监测仪能够实现煤与瓦斯突出的非接触式动态预测。本文研究的主要内容包括如下几个方面：（1）根据电磁辐射监测技术的测量理论,给出电磁辐射信号的传播规律和特征,并计算出所需要测量的辐射信号的频率和距离,从理论和技术角度分析此监测技术的可行性。（2）根据监测系统的要求和预期达到的功能,设计了系统的总体框架,同时根据突出预测需要快速、及时、准确的要求,给出一种DSP+单片机的双CPU架构监测思路。其中,DSP芯片负责采...
【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
第一章 绪论
1.1 选题的目的及意义
1.2 国内外煤与瓦斯突出预测方法
1.3 煤与瓦斯突出监测技术的现状
1.4 本文研究的目标及主要内容
第二章 煤与瓦斯突出电磁辐射监测原理
2.1 煤与瓦斯突出产生电磁辐射理论
2.2 电磁辐射信号的传播规律及其衰减特征
2.3 监测电磁辐射信号的频率与距离
2.4 电磁辐射监测技术的可行性分析
2.5 本章小节
第三章 监测系统的总体研究方案
3.1 突出监测系统的预期功能
3.2 突出监测系统的监测指标
3.3 监测系统的总体设计方案
3.4 监测仪分机的设计方案
3.4.1 监测仪的系统架构设计
3.4.2 监测仪的硬件设计方案
3.5 监测仪的指标测量原理
3.5.1 脉冲测量与计数
3.5.2 电磁辐射强度的测量
3.5.3 FFT算法在DSP实现的基本原理
3.6 系统器件的选型
3.6.1 DSP芯片的选择
3.6.2 模数转换器的选择
3.7 本章小节
第四章 硬件设计
4.1 传感器的选择
4.2 信号调理电路设计
4.2.1 前置放大电路
4.2.2 带通滤波电路
4.2.3 主放大电路
4.2.4 电平移位和限幅电路
4.3 A/D转换电路设计
4.4 系统电源电路设计
4.5 DSP最小系统电路设计
4.5.1 DSP电源电路设计
4.5.2 DSP时钟电路设计
4.5.3 DSP复位电路设计
4.5.4 JTAG接口电路设计
4.6 DSP和单片机通信接口电路设计
4.7 单片机及其外围电路设计
4.7.1 LCD接口电路
4.7.2 键盘接口电路
4.8 单片机控制模块的存储器及I/O扩展
4.9 通信接口电路设计
4.10 电路抗干扰的措施
4.11 本章小节
第五章 软件设计
5.1 软件设计原则
5.2 软件开发环境
5.2.1 集成开发环境CCS简介
5.2.2 Keil集成开发环境
5.3 DSP软件模块化设计
5.4 DSP数据采集子程序
5.4.1 数据采集初始化
5.4.2 采集数据中断服务中断子程序
5.5 FFT数据处理在DSP中实现的子程序
5.6 DSP和单片机的通信子程序
5.7 单片机主程序
5.8 脉冲计数子程序
5.9 键盘子程序
5.10 LCD显示子程序
5.11 监测仪上传数据子程序
5.12 本章小结
第六章 煤与瓦斯突出监测仪调试及实验
6.1 信号调理模块调试与仿真
6.2 数据采集调试
6.3 数字信号处理算法调试
6.4 人机接口模块调试
6.4.1 声光报警调试
6.4.2 LCD液晶显示模块调试
6.5 通信程序调试
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3406921
【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
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题的目的及意义
1.2 国内外煤与瓦斯突出预测方法
1.3 煤与瓦斯突出监测技术的现状
1.4 本文研究的目标及主要内容
第二章 煤与瓦斯突出电磁辐射监测原理
2.1 煤与瓦斯突出产生电磁辐射理论
2.2 电磁辐射信号的传播规律及其衰减特征
2.3 监测电磁辐射信号的频率与距离
2.4 电磁辐射监测技术的可行性分析
2.5 本章小节
第三章 监测系统的总体研究方案
3.1 突出监测系统的预期功能
3.2 突出监测系统的监测指标
3.3 监测系统的总体设计方案
3.4 监测仪分机的设计方案
3.4.1 监测仪的系统架构设计
3.4.2 监测仪的硬件设计方案
3.5 监测仪的指标测量原理
3.5.1 脉冲测量与计数
3.5.2 电磁辐射强度的测量
3.5.3 FFT算法在DSP实现的基本原理
3.6 系统器件的选型
3.6.1 DSP芯片的选择
3.6.2 模数转换器的选择
3.7 本章小节
第四章 硬件设计
4.1 传感器的选择
4.2 信号调理电路设计
4.2.1 前置放大电路
4.2.2 带通滤波电路
4.2.3 主放大电路
4.2.4 电平移位和限幅电路
4.3 A/D转换电路设计
4.4 系统电源电路设计
4.5 DSP最小系统电路设计
4.5.1 DSP电源电路设计
4.5.2 DSP时钟电路设计
4.5.3 DSP复位电路设计
4.5.4 JTAG接口电路设计
4.6 DSP和单片机通信接口电路设计
4.7 单片机及其外围电路设计
4.7.1 LCD接口电路
4.7.2 键盘接口电路
4.8 单片机控制模块的存储器及I/O扩展
4.9 通信接口电路设计
4.10 电路抗干扰的措施
4.11 本章小节
第五章 软件设计
5.1 软件设计原则
5.2 软件开发环境
5.2.1 集成开发环境CCS简介
5.2.2 Keil集成开发环境
5.3 DSP软件模块化设计
5.4 DSP数据采集子程序
5.4.1 数据采集初始化
5.4.2 采集数据中断服务中断子程序
5.5 FFT数据处理在DSP中实现的子程序
5.6 DSP和单片机的通信子程序
5.7 单片机主程序
5.8 脉冲计数子程序
5.9 键盘子程序
5.10 LCD显示子程序
5.11 监测仪上传数据子程序
5.12 本章小结
第六章 煤与瓦斯突出监测仪调试及实验
6.1 信号调理模块调试与仿真
6.2 数据采集调试
6.3 数字信号处理算法调试
6.4 人机接口模块调试
6.4.1 声光报警调试
6.4.2 LCD液晶显示模块调试
6.5 通信程序调试
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
附录
致谢
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本文编号：3406921
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