立井刚性灌道检测与井壁监视系统

发布时间：2018-10-21 16:57

【摘要】：矿井提升设备是连接着井下与地面重要设备,而随着开采年限的增加,井筒内的刚性罐道会因地层位移、罐笼内物体掉落等原因导致其发生不同程度的形变;井壁也会因长期的地压造成内壁出现裂痕,甚至破裂渗水;这些故障不仅影响了罐笼运行时的平稳性,还容易造成脱轨、卡罐,甚至井筒坍塌。目前国内大多数刚性罐道及井壁的监测技术仍停留在人工检测法,其工作环境不仅恶劣、危险,而且检测效率很低。为了更有效地对罐道及井壁进行监测,本文提出了基于STM32嵌入式技术的立井刚性罐道检测与井壁监视的系统设计。该系统是以STM32F103为MCU,以电涡流传感器与霍尔传感器作为数据采集模块的主要核心,以Max7456为OSD图像叠加电路的字符发生器,并结合按键、电源、UART串口通信、SD存储等外围电路,实现了对罐道形变量及井壁安全状况的实时监测。本文主要完成系统硬件和软件的设计工作。系统的工作过程如下:当传感器、摄像头等均固定在指定位置后,先将罐笼深度位置检测模块校零,然后随着罐笼的下降,罐道形变检测模块开始采集与罐道的间距值,测量后得到的电压信号经A/D转换后发送到MCU;霍尔传感器随着转轮上的磁块转动不断产生电压方波发送给MCU,MCU通过接收方波上升沿个数从而计算出罐笼深度位置;若MCU检测到所测的罐道形变量异常,将立刻产生中断并通过SPI串口与Max7456通信,再此刻的罐笼位置通过水印的方式覆盖在所摄的井壁视频中。该系统测量精度高、成本低、操作简便,能够定期地对罐道和井壁进行监测,国内尚未采用此套测量技术,具有一定的商业推广价值。
[Abstract]:Mine hoisting equipment is an important equipment connecting the underground and the ground, but with the increase of mining life, the rigid tank path in the wellbore will be deformed to varying degrees due to ground displacement and falling objects in the cage. Because of the long-term ground pressure, the lining of the well will be cracked or even seeped, which will not only affect the stability of the cage operation, but also cause derailment, jam, and even collapse of the shaft. At present, most of the monitoring techniques of rigid tank path and shaft lining in China are still in the manual detection method. The working environment is not only bad and dangerous, but also the detection efficiency is very low. In order to monitor tank path and shaft wall more effectively, this paper presents the system design of shaft rigid tank track detection and shaft lining monitoring based on STM32 embedded technology. The system is a character generator with STM32F103 as MCU, eddy current sensor and Hall sensor as data acquisition module, Max7456 as OSD image superposition circuit, and peripheral circuits such as keystroke, power supply, UART serial port communication, SD storage and so on. The real-time monitoring of tank channel shape variable and wellbore safety condition is realized. This article mainly completes the system hardware and the software design work. The working process of the system is as follows: when the sensor, camera and so on are fixed in the specified position, the cage depth position detection module is first calibrated, then with the decline of the cage, the deformation detection module starts to collect the distance between the tank channel and the tank channel. The measured voltage signal is transmitted to the MCU; Hall sensor after A- / D conversion, and the voltage square wave is generated continuously by the rotation of the magnetic block on the runner. The voltage square wave is sent to the MCU,MCU through the number of rising edges of the received square wave to calculate the depth position of the cage. If MCU detects an anomaly of the measured jar path, it will immediately interrupt and communicate with Max7456 via the SPI serial port, and then the cage position at the moment will be covered in the video of the shaft wall taken by watermark. The system has the advantages of high measuring precision, low cost and simple operation. It can monitor the tank path and shaft lining regularly. The measurement technology has not been adopted in our country, so it has certain commercial popularization value.
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD53;TP277

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本文编号：2285764