基于嵌入式的智能倒闸操作控制系统的研究

摘要

在煤矿中,倒闸操作的现状是使用操作票一步一步的进行,浪费时间,效率低下,也给生产和人员的安全构成了威胁。本文从煤矿的实际问题出发,研究一种智能倒闸操作系统,智能快速的进行倒闸。本文讨论了煤矿电网参数的检测方法,频率方面的常用的周期测频、离散傅立叶测频及FFT算法等,相位检测方面的相位-时间检测方法、一二阶插值测量、相关分析法、基于快速傅立变换的检测方法等。并详细给出了这些方法求解的过程,对比了他们的优缺点。嵌入式系统近年在各方面取得了广泛的应用,发展潜力巨大。在移动设备、医疗设备、工矿控制中都有他的踪影。在电力系统装置中,嵌入式也广泛应用。变频器,逆变器,有源滤波器等。在数据采集控制,自动化装置和微机保护也得到应用。本文结合实际的需要,提出采用三星S3C2440作为核心处理器的解决方案,搭建了硬件电路,包括核心电路,数据采集电路,存储电路,通信电路等。进行嵌入式Linux环境搭建,给出了交叉编译环境的建立等环节。并在硬件的基础上移植了嵌入式Linux系统,实现数据的分析处理,同时使用Qt/e进行了系统控制界面开发,控制显示界面直观简洁,功能强大。最后在实验室搭建了样机进行模拟。试验检测和控制系统的稳定性,给出了控制系统的界面和检测的母线数据,验证倒闸操作控制系统可行性。基本完成设计的需要,可完倒闸任务。

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致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 煤矿倒闸操作的现状

1.3 嵌入式系统的发展状况

1.4 论文的主要工作

2 倒闸操作系统拓扑结构和控制原理

2.1 倒闸系统的结构

2.2 倒闸系统的工作原理

3 煤矿电网参数检测算法的研究

3.1 煤矿母线频率的检测

3.1.1 测频方法概述

3.1.2 周期法测频

3.1.3 离散傅立叶及 FFT 算法测频

3.1.4 FFT 加窗插值算法测频

3.2 煤矿母线相位的检测

3.2.1 相位检测的技术方法

3.2.2 相位-时间测量方法

3.2.3 一、二阶插值的测量

3.2.4 相关分析法测量相位

3.2.5 基于快速傅立叶变换测量相位的方法

3.3 煤矿母线电网电压等数据的检测

3.4 本章小结

4 倒闸系统硬件电路设计

4.1 数据采集的硬件电路

4.2 信号调理电路

4.3 S3C2440 核心电路

4.4 存储电路设计

4.5 液晶接口电路

4.6 以太网接口电路

4.7 硬件开发调试电路

4.8 本章小结

5 基于嵌入式 LINUX 和 QT 开发

5.1 嵌入式 Linux 开发环境

5.2 嵌入式 Linux 系统移植过程

5.2.1 U-Boot 及其移植

5.2.2 Linux 2.6.30 内核及其移植

5.2.3 根文件系统及其移植

5.3 基于 QT 开发的图形应用程序

5.4 本章小结

6 系统软件设计流程及测试

6.1 系统软件程序流程

6.2 控制装置操作界面

6.3 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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