煤炭含量智能化检测数据处理系统的设计与应用

摘要

我国是一个煤炭资源非常丰富的国家。长期以来，煤炭一直占据着我国能源消费总量很高的比重。煤炭主要被广泛的利用于发电，冶金，化工，建材等领域。煤炭含量智能化监测系统可以明显改善煤矿安全生产状况，保障我国煤炭工业持续、稳定、健康的发展。煤炭含量智能检测系统是一个较复杂的系统，需要检测的模拟量很多，包括煤炭中全水、灰分、硫、碳等成分含量，如果要实现远程在现场的智能监控还需要检测矿井瓦斯浓度、温度、负压、煤尘、烟雾等环境参数。工作时需要根据采集到的煤炭质量情况调节系统各环节上的参数变化以控制生产，同时将实时数据传输至监控中心，通过上位主机的数据处理系统分析和预判，从而能准确全面地掌握井下生产和安全情况。
　　本文针对煤矿特殊的工作环境，深入分析了当前传感器技术、电子技术和通信技术原理，以及煤炭智能监测系统的相关规范和设计要求，设计出了一种低成本、性价比高的煤炭含量智能化检测系统，包括数据的计算处理和分析。
　　系统采用32位LPC1768微处理器为控制核心，在系统功能需求基础上搭建了系统的硬件构架，设计各子功能模块并考虑器件选型，包括系统电源、数据采集、人机交互和通信接口的设计。数据传输主要采用SIM900B GPRS通信模块，同时基于嵌入式μCOS-II开发技术搭建网关节点。在系统的服务器主机上运用基于SQL server2003的数据库管理技术和Windows server2003的监控管理软件实现对煤炭含量检测过程的远程管理操作，实时性好，操作简便。系统具有良好的人机交互界面，可以方便数据查询和浏览，还可以通过按键组合调整参数，数据的误差和精度可以通过程序控制。最后还设计了数值滤波和软硬件抗干扰等多项措施提高系统的可靠性。
　　本课题的研究与设计在遵照相关国家规范标准和技术要求的基础上进行，基本实现了煤炭智能化含量检测的功能要求，并对并对检测数据的精度、误差等做了相应的处理。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景及论文研究的目的与意义

1.2 国内外相关技术研究现状

1.3 论文研究的主要内容及结构安排

第二章 煤炭含量智能检测技术与原理

2.1煤炭含量检测与环境监测标准

2.2 煤炭含量智能化检测技术与原理

2.3 传感器技术

2.4 通信技术原理

2.5 相关规范与技术要求

2.6 本章小结

第三章 煤炭含量智能检测系统硬件设计

3.1 系统硬件设计

3.2 电源电路设计

3.3 数据采集系统设计

3.4 人机交互设计

3.5 通信接口设计

3.6 硬件抗干扰设计

3.7 本章小结

第四章 煤炭含量智能监测系统软件设计

4.1 煤炭含量智能化监测系统的主要任务

4.2 硬件程序编译与下载环境

4.3 含量检测系统各模块功能的实现

4.4 嵌入式μC/OS-II系统的移植

4.5 通信网关设计

4.6 远程数据中心的实现

4.7 数据的分析和处理

4.8 软件抗干扰措施

4.9 本章小结

第五章 系统实现与测试

5.1 系统的实现

5.2 系统测试

5.3 上位机界面实现

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献