综采面自动定位喷雾降尘控制系统研究

发布时间：2017-07-01 03:11

  本文关键词：综采面自动定位喷雾降尘控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：综采面机械化程度高,产尘量大,粉尘危害严重,是煤矿粉尘防治工作的重点。高压喷雾降尘是煤矿井下最有效、最直接的除尘方法,但是目前大部分高压喷雾降尘系统自动化程度低,喷雾范围小,工人的劳动强度大,降尘效果不理想。为此,本文在深入了解综采面特点及粉尘分布的基础上,对自动定位喷雾降尘控制系统进行研究,旨在解决综采面粉尘浓度高的难题,降低工人的劳动强度和尘肺病患病机率。针对综采面的特点,分析主要尘源点及粉尘分布,确定了综采面自动定位喷雾降尘控制系统的主要功能及主从式框架结构,主站与从站通过RS-485总线通信。同时也确定了利用红外线通信检测采煤机位置、利用无线触控传感器检测移架和放煤位置、利用粉尘浓度传感器检测粉尘浓度超标信号、通过控制电动球阀开闭进行喷雾降尘的方案。研究红外线发射接收原理及红外线信号编解码技术,利用一对专用红外线编码和解码芯片设计了红外线发射器和红外线接收器电路,实现了红外线通信以及对采煤机的定位功能。通过对几种短距离无线通信技术特点的比较,选择无线通信模块。根据移架和放煤时压力变化,确定无线触控传感器的结构和功能。研究了无线触控传感器的省电模式及通信协议,完成了无线触控传感器的模块化硬件设计和低功耗、抗干扰软件设计。分析喷雾控制器的主要功能,设计了喷雾控制器的硬件结构。采用单片机作为控制模块核心。完成喷雾控制器模块化硬件电路设计,根据信号采集方式完成了粉尘浓度传感器的选型。根据喷雾控制器的主要功能,采用C语言编程完成模块化软件设计。研究了MODBUS通信协议,设计了本系统主站和从站的通信协议内容。采用MCGS组态软件完成喷雾定位监控器的功能设计,主要包括人机界面和运行策略脚本程序的设计。制作红外线发射器、红外线接收器、无线触控传感器和喷雾控制器,在实验室内完成软硬件调试和控制系统的实验。测试了红外线发射接收距离和角度、无线触控传感器通信和功耗、喷雾控制器和喷雾定位监控器通信,根据所测结果分析影响因素。将系统各部分装配成实物,在车间场地条件下进行系统整体运行实验,模拟井下工艺流程,测试系统运行是否正常,重点分析了系统实时性问题。最后将系统应用于煤矿井下,系统正常运行之后进行喷雾降尘实验,采集系统运行前后的综采面粉尘浓度,数据结果表明该控制系统降尘效果显著。
【关键词】：综采面 定位 喷雾降尘 控制系统
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714.4;TP273
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外降尘技术研究现状12-15
• 1.2.1 国外降尘技术研究现状12-13
• 1.2.2 国内降尘技术研究现状13-15
• 1.3 矿用无线智能传感技术15-16
• 1.4 RS-485串行通信技术16-17
• 1.5 主要研究内容17-19
• 第二章 综采面降尘控制系统方案确定19-27
• 2.1 综采面特点及粉尘分布19-20
• 2.2 综采面喷雾降尘控制系统的基本功能20
• 2.3 综采面主从式喷雾降尘控制系统的基本框架20-23
• 2.3.1 基于嵌入式触摸屏的主站结构确定21-22
• 2.3.2 综采面喷雾降尘控制系统的从站结构确定22-23
• 2.4 控制系统的工作原理23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 红外线发射接收器及无线触控传感器研制27-39
• 3.1 红外线发射接收系统27-28
• 3.2 红外线发射接收器的设计28-31
• 3.2.1 红外线发射器的信号编码发送28-29
• 3.2.2 红外线发射接收电路设计29-31
• 3.3 无线触控传感器的硬件实现31-36
• 3.3.1 无线通信模块的选型31-33
• 3.3.2 无线触控传感器的电路设计33-36
• 3.4 无线触控传感器的软件设计36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 喷雾控制器系统的硬件设计39-49
• 4.1 喷雾控制器的总体设计39-40
• 4.2 喷雾控制器各模块单元设计40-48
• 4.2.1 控制模块的选择设计40-42
• 4.2.2 站号设置模块的设计42
• 4.2.3 通信模块的设计42-43
• 4.2.4 信号采集模块的设计43-46
• 4.2.5 执行控制模块的设计46-47
• 4.2.6 电源模块的选型设计47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 喷雾控制器和喷雾定位监控器的软件设计49-63
• 5.1 喷雾控制器的软件设计49-56
• 5.1.1 初始化程序设计50-51
• 5.1.2 采集状态信号程序设计51-52
• 5.1.3 喷雾控制程序设计52-53
• 5.1.4 通信程序及协议设计53-56
• 5.2 喷雾定位监控器的软件设计56-62
• 5.2.1 人机交互界面设计58-60
• 5.2.2 运行策略设计60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 系统的实验与调试63-73
• 6.1 实验室调试63-67
• 6.2 车间场地实验调试67-69
• 6.3 煤矿井下实验调试69-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第七章 结论与展望73-75
• 7.1 结论73-74
• 7.2 创新点74
• 7.3 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 附录81

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