基于LabVIEW的难动用矿产资源开采监测体系研究

摘要

难动用矿产资源，是指在现有的技术、经济条件下难以投入开发的探明储量，主要包括矿山在开采中预留的矿柱、间柱、顶底柱，采空区周围存在的过去被认为是“贫矿”的大量矿产资源，以及采空区周围新发现和探明的矿产资源。据不完全统计，难动用矿产资源已经占到我国有色金属资源的33％。因此，难动用矿产资源的回采对缓解我国日益严重的资源短缺问题，延长矿山服务年限，实现矿产资源的可持续发展具有重大的意义。
　　 基于LabVIEW设计的难动用矿产资源开采监测方案，以湖北某铁矿为研究对象，由难动用矿产资源回采方法入手，选择钻孔应力计监测顶板、点柱的应力分布情况，顶板离层仪、多点位移计配合电位器式位移传感器监测顶板、点柱的位移变化，既保证了监测仪器对地下矿山恶劣生产环境的适应性，又保证了监测过程的连续性和稳定性，同时，实现了数据的自动采集，确保了监测过程的实时性。
　　 选择无线总线技术，以ZigBee为基础，结合Compact RIO，建立了无线传感器网络，并进行了设备选型，包括NI9206电压测量模块、NI9401计数器、cRIO-9024控制器、cRIO-9118机箱、Gateway NI9795和NI WSN-3230测量节点。无线传感器网络实现了数据的无线传输，节约了成本，提高了系统的便携性。
　　 基于LabVIEW平台，设计了一套实时监测系统，包括系统登录、数据采集、信号分析、数据库管理和报表生成五大模块。以case结构和事件结构为基础的系统登录模块，确保只有操作人员可以访问系统，有效的保护了监测数据及程序本身的安全；数据采集模块通过DAQmx进行程序设计，以监测点布置图控制数据采集过程，图形化界面更加便于操作；信号分析模块首先对频率和电压信号进行预处理，使之转化为应力值和位移量，并设计了预警值，建立了超过预警值即预警的顶板、点柱预警系统；数据库管理采用免费工具包--LabSQL设计，实现了对数据库的存储和查询；报表生成模块实现了报表格式的统一性，有利于矿山的日常管理工作。
　　 利用LabVIEW实现了对应力传感器和应变传感器的仿真模型设计，并通过激励仿真传感器产生仿真信号，对所建立的监测系统进行了验证。结果证明，基于LabVIEW建立的难动用矿产资源回采监测系统能够实现数据的采集、分析，并对超过预警值的信号进行预警，有助于矿山企业及时作出应对措施，减小安全事故造成的损失。