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煤矿井下排水监控系统的研究与设计

发布时间:2018-02-01 17:24

  本文关键词: 排水系统 动态规划 ZigBee 出处:《湖北工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:作为煤矿生产四大系统之一,排水系统承担着保障矿井安全生产的重要任务,起到排除积水的作用。目前,传统排水系统普遍控制类型为继电器控制,针对水泵的操作,均由人工完成。随着科技不断发展,传统排水系统已经开始慢慢与微电子应用技术以及先进控制理论相结合,在提高工业设备安全性和经济性上有着非常重要的作用。井下排水监控系统作为传统排水系统的升级产品,利用现代工业控制技术和检测技术来完善自身功能,从而实现排水系统的自动化,达到水泵房无人化运作的目的。首先基于动态规划法来提出优化策略,然后重点阐述水位模糊PID算法的应用,最后建立基于ZigBee无线技术的网络架构设计,从而实现井下排水监控系统的控制策略优化、实现远程监控。本文将重点从如下三方面来进行阐述:(1)控制策略的优化设计。控制策略的优化设计所需遵守的原则为避峰填谷原则,根据此原则完成系统离散数学模型的构建工作。然后借助最优化原理和动态规划法来完成分段决策控制,采用Dijkstra算法完成系统离散数学模型的最优控制策略选择。所得到的最优控制策略可以按照实际涌水量及用电量来合理调度系统的运作。(2)水位模糊PID算法设计及实现。水位模糊PID算法设计需要参照排水系统的实际情况来完成,并且采用Matlab/Simulink软件来完成仿真,从而得到模糊PID的响应性特征、抗干扰性特征以及适应性特征。最后结合OPC技术来实现上位机及可编程控制器的实时通信。(3)基于ZigBee无线技术的网络架构设计。根据矿井的环境特征来选择ZigBee技术作为无线通信技术,并且配置可编程控制器及组态软件WINCC作为监控中心来实现对排水系统的现场控制及远程监控。
[Abstract]:As one of the four systems in coal mine production, drainage system undertakes the important task of ensuring mine safety production, and plays the role of removing stagnant water. At present, relay control is the general control type of traditional drainage system. With the development of science and technology, the traditional drainage system has begun to combine with microelectronic application technology and advanced control theory. The underground drainage monitoring system, as an upgrade product of traditional drainage system, makes use of modern industrial control technology and detection technology to improve its own function. In order to realize the automation of drainage system and achieve the purpose of water pump house operation without human being, the optimization strategy is put forward based on dynamic programming method, and then the application of fuzzy PID algorithm of water level is expounded emphatically. Finally, the design of network architecture based on ZigBee wireless technology is established to optimize the control strategy of underground drainage monitoring system. This paper will focus on the following three aspects: 1) the optimal design of control strategy. The principle of optimal design of control strategy is the principle of peak avoidance and valley filling. According to this principle, the discrete mathematical model of the system is constructed, and then the piecewise decision control is completed by the optimization principle and the dynamic programming method. The Dijkstra algorithm is used to select the optimal control strategy for the discrete mathematical model of the system, and the optimal control strategy can be obtained according to the actual water inflow and electricity consumption to reasonably dispatch the operation of the system. Water level fuzzy PID algorithm design and implementation. Water level fuzzy PID algorithm design needs to refer to the actual situation of the drainage system to complete. And the Matlab/Simulink software is used to complete the simulation, thus the response characteristics of fuzzy PID are obtained. The features of anti-jamming and adaptability. Finally, the real-time communication between PC and PLC is realized with OPC technology. The design of network architecture based on ZigBee wireless technology. According to the characteristics of mine environment, ZigBee technology is selected as wireless communication technology. And the programmable controller and the configuration software WINCC are used as the monitoring center to realize the field control and remote monitoring of the drainage system.
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD744

【参考文献】

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本文编号:1482415

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