基于STM32的矿井水文监测系统设计

发布时间：2017-05-21 17:03

  本文关键词：基于STM32的矿井水文监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤炭是我国最重要的自然资源之一，是保障人民生活质量、各行业顺利生产的重要能源。随着我国对煤炭资源勘探工作的不断深入，煤矿面积的不断扩大以及矿区的不断增多，对煤矿各项的管理工作也越来越困难。为了使煤炭开懫行业能够顺利的进行，生命财产安全是所有工作的首位。近年来因为煤矿渗水、漏水引起的事故越来越多，因此煤矿水文监测工作十分重要。在保障煤矿开采正常进行的前提下，，设计一套可以实时掌握水文信息并且有效预警的矿井水文监测系统，是整个煤炭开采行业一项迫切需求解决的问题。 结合我国煤矿行业的实际情况，本文针对我国现有的矿井水文监测系统所采用的技术进行深入研究后，设计一种以RS-485总线为核心网络进行数据传输，传感器进行相关信息采集，工业以太网为上层网络与上位机通信的矿井水文监测系统。在井下各巷道建立以STM32微处理器为核心的通信分站，起到承上启下的中转作用，现场总线网络通过各智能传感器将水位、水压、水温和流量等水文信息通过RS-485总线发送至通信分站，通信分站再将数据经串口转以太网模块发至上位机，上位机可以在任何时间发送指令查询和设置指定通信分站和传感器，将所有上传的水文数据存储在服务器中，并且在办公局域网络上实现共享。 建立可靠的突水模型，从上位机中将对应区域的水文数据进行读取，利用突水模型运算得到的数值表示该区域内突水发生可能性的大小，这个数值称为突水指数。之后经过大量水文数据的整合得出突水判断阀值，把矿区划分为安全区、可能突水区、突水危险区三种，并且将划分结果与已知情况对比。使整个水文监测系统拥有数据采集、处理、传输及分析的功能，实现及时预警和报警的效果。
【关键词】：矿井水文 突水模型 现场总线 传感器
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外矿井水文监测技术的发展现状12-15
• 1.2.1 国内现状分析12-13
• 1.2.2 国外现状分析13-14
• 1.2.3 矿井水文信息系统的发展方向14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 相关技术分析17-27
• 2.1 传感器技术17-20
• 2.1.1 传感器的组成17-18
• 2.1.2 传感器的分类18-19
• 2.1.3 传感器的基本特性19-20
• 2.2 现场总线技术20-23
• 2.2.1 现场总线技术特点20-22
• 2.2.2 RS-485 总线技术22-23
• 2.3 工业以太网技术23-24
• 2.4 突水模型建立24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 系统总体设计27-37
• 3.1 系统需求分析及实现方案27-31
• 3.1.1 主要功能及技术指标27-28
• 3.1.2 系统整体方案设计28-30
• 3.1.3 通信分站硬件部分设计30-31
• 3.2 系统主要芯片选型31-33
• 3.3 传感器选择33-35
• 3.3.1 压力传感器33
• 3.3.2 流量传感器33-34
• 3.3.3 水位传感器34-35
• 3.4 串口转以太网模块选择35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 系统硬件电路设计37-46
• 4.1 通信分站电路设计37-39
• 4.1.1 DS1302 时钟电路37-38
• 4.1.2 E~2PROM 电路38-39
• 4.2 RS-485 转以太网电路39-41
• 4.2.1 功能特点39
• 4.2.2 以太网接口电路39-40
• 4.2.3 RS-485 保护电路的设计40-41
• 4.3 电源模块设计41-43
• 4.3.1 宽电压输入电路41-42
• 4.3.2 线性稳压电路42-43
• 4.4 信号转换电路设计43-45
• 4.4.1 微处理器选择43-44
• 4.4.2 I/V 转换电路44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 系统软件设计46-53
• 5.1 通信分站软件设计46-52
• 5.1.1 校验码的选择46-47
• 5.1.2 上位机与通信分站通信协议及信息类型47-48
• 5.1.3 通信报文详解48-49
• 5.1.4 通信分站与智能传感器的通信协议49-50
• 5.1.5 程序流程图50-52
• 5.2 RS-485 转以太网模块软件配置52
• 5.3 本章小结52-53
• 第6章 仿真调试53-59
• 6.1 开发调试平台及调试工具53
• 6.2 以太网与上位机通信调试53-55
• 6.3 系统综合测试55-56
• 6.4 水文监测预警仿真56-58
• 6.4.1 流量变化56-57
• 6.4.2 底板阻水能力变化57-58
• 6.4.3 结构复杂程度变化58
• 6.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 靳德武;刘英锋;刘再斌;程建远;;煤矿重大突水灾害防治技术研究新进展[J];煤炭科学技术;2013年01期

2 彭伟;;嵌入式系统CRC循环冗余校验算法设计研究[J];南京信息工程大学学报(自然科学版);2012年03期

3 徐育军;徐敏;张先锋;魏华峰;槐利;;基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究[J];工矿自动化;2012年06期

4 夏德海;;现场总线的应用分析[J];石油化工自动化;2012年01期

5 许燕萍;杨代华;;RS485串行总线可靠性的研究[J];电子科技;2009年02期

6 隋海波;程久龙;;矿井工作面底板突水安全预警系统构建研究[J];矿业安全与环保;2009年01期

7 吴桂林;郑建勇;;RS485上下位机多机通信网络系统设计[J];微计算机信息;2008年36期

8 耿立中;王鹏;马骋;贾惠波;;RS485高速数据传输协议的设计与实现[J];清华大学学报(自然科学版);2008年08期

9 陈铁军;谢春萍;;PC机与RS485总线多机串行通信的软硬件设计[J];现代电子技术;2007年05期

10 张勇;;煤矿安全监测监控系统升级改造初探[J];煤炭工程;2006年03期

  本文关键词：基于STM32的矿井水文监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384253