基于LabVIEW的矿用风水管路工况在线监测系统软件设计技术的研究

摘要

本文主要研究了矿用风水管路工况在线监测系统的软件设计，替代了传统的人工巡检监测方法，以达到通过对环境参数的实时监测，让工作人员了解矿用风水管路工作情况的目的。对降低煤矿事故发生率和提高煤矿生产效益有着重要的意义。本在线监测系统是将微控制器技术、传感器技术，虚拟仪器技术、数据库技术和MATLAB仿真技术相结合得到。通过RS-485接口和工业以太网两种通信方式进行数据通信，实现采集数据的实时数值与实时曲线的显示，同时也可实现井下实际位置监测数值的实时显示，并且在出现异常数据时设有报警提醒。结合SQL Server2008数据库技术可实现数据的存储、处理、查询、Web发布等功能，同时设有用户登录与用户管理模块。在实验室环境下进行了系统测试，将采集到的数据使用粒子群优化RBF神经网络算法进行煤矿安全风险预测，并通过MATLAB搭建仿真模型证明其可靠性，可以使工作人员及时了解井下风水管路的安全状态以便提前采取应对措施。
　　通过对本监测系统在大屯公司孔庄煤矿的应用情况的分析，包括井下监测分站数据显示，井上监测主机用户登录管理界面、实时数据显示界面、矿井实时显示图、历史数据查询界面、参数设置界面与报警界面的分析，说明该监测系统的实际运行情况。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状和发展动态

1.2.1 国内外煤矿井下监测系统的研究

1.2.2 国内外对虚拟仪器的研究

1.3 本文主要研究内容

2 监测系统软件总体设计与选型

2.1 监测系统总体结构设计

2.1.1 传感器的选型

2.1.2 井下监测分站的主要功能

2.1.3 通信传输装置的主要功能

2.1.4 井上监测主机的主要功能

2.2 监测系统软件的选型

2.2.1 系统软件的选型

2.2.2 系统软件程序设计模式的选型

2.3 监测系统软件的总体设计

2.3.1 系统软件的设计思想及软件体系结构

2.3.2 系统软件的设计方案

3 监测系统数据通信软件的设计

3.1 RS-485 通信方式

3.1.1 LabVIEW 中的串口通信

3.1.2 Modbus 协议下串口通信的实现

3.2 网络通信方式

3.2.1 LabVIEW 中的网络通信

3.2.2 UDP 网络通信的实现

3.3 采集数据的传输与处理的实现

3.3.1 数据的传输程序的设计

3.3.2 数据的处理模块

4 系统用传感器数据库的建立

4.1 数据库设计

4.1.1 数据库的创建

4.1.2 LabVIEW 与数据库的访问

4.2 用户登录与管理模块的设计

4.2.1 用户登录模块的设计

4.2.2 用户管理模块的设计

4.3 数据存储模块设计

4.4 历史数据查询模块的设计

4.5 Web 发布模块设计

5 矿用风水管路环境安全风险等级预测算法的研究

5.1 粒子群优化算法

5.2 RBF 神经网络算法

5.3 系统测试与粒子群优化 RBF 神经网络算法的预测模型

5.3.1 实验室系统测试与预测模型的建立

5.3.2 预测模型的仿真

6 系统软件在煤矿中的应用与分析

6.1 登录界面及管理界面的实现

6.2 矿井实时数据显示界面的实现

6.3 历史数据查询界面的实现

6.4 参数设置界面与超限报警界面的实现

7 总结与展望

参考文献

致 谢

从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士期间主要成果