煤矿主扇风机在线监测基站的研究

摘要

煤矿的通风系统是保证煤矿安全生产的重要部分，如果通风系统出了问题，对井下工作人员的生命安全和国家的经济都会造成巨大的损失，因此，为了保证通风系统能够长时间连续可靠运转，要对风机系统进行监测控制。　　本系统主要由风机系统信号采集与处理、上位机组态监控、数据处理算法和可靠性分析四部分组成，实现了对矿用通风机的实时在线监测。系统的主要功能有四点:第一，监测矿井主扇风机的运行状态，利用高性能的ARM芯片STM32F103VCT6实现了对主扇风机系统温度、电参数、压力和风量等风机参数的监测;第二，在软件处理方式上，应用了组态王软件，能够在上位机上动态显示当前风机的工作状态、各项技术参数，数据图形定时刷新，并可根据需要随时打印数据报表。当监测参数超限时，控制中心会给出声光报警，同时在上位机上显示报警位置，以便工作人员能够及时定位故障点，并采取相应的处理措施排除故障，使风机系统尽快回复正常工作状态;第三，研究了小波降噪原理，选用小波降噪阀值法对采集的信号进行降噪处理，降低了系统的噪声干扰;第四，对系统进行了可靠性分析，在充分考虑主扇风机监测系统特点的基础上，分别从硬件和软件两方面对可靠性问题进行研究。系统充分考虑了应用环境的要求，数据采集部分和电源部分设计了本质安全防爆。　　本系统极大地改善了矿井通风机性能测定工作中的困难及复杂性，可以较早的发现故障并且预报，尽快地找到故障源，大大增强了矿井主扇风机在线监测监控的功能，提高了煤矿自动化管理水平。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景

1．2 国内外发展情况

1．3 本课题的意义

1．4 论文的主要内容

1．5 本设计的优势

1．6 本章小结

2 系统总体设计

2．1 系统的组成

2．2 主扇风机监测系统功能设计

2．2．1 主要监测功能

2．2．2 报警功能

2．2．3 控制功能

2．2．4 系统软件功能

2．2．5 远程传送

2．3 技术指标

2．4 煤矿主扇风机监测系统的整体结构

2．5 主扇风机在线监测系统的特点

2．6 本章小结

3 硬件系统设计

3．1 控制中心

3．1．1 STM32微控制器特点

3．1．2 STM32最小系统电路

3．1．3 与上位机通信模块设计

3．1．4 数据采集模块设计

3．1．5 风量调节模块设计

3．1．6 开关量输出模块设计

3．2 主扇风机参数的检测

3．2．1 温度检测

3．2．2 主扇风机性能参数检测

3．2．3 主扇风机电参数检测

3．2．4 主扇风机运行状态检测

3．2．5 振动参数检测

3．3 本章小结

4 软件系统的设计

4．1 系统应用软件的选择

4．2 组态王简介

4．3 软件平台界面

4．3．1 监控系统主画面

4．3．2 历史趋势曲线画面

4．3．3 报警状态

4．3．4 系统数据报表

4．3．5 监测系统数据库

4．4 Modbus网络通讯协议

4．5 风机性能曲线拟合

4．6 本章小结

5 信号降噪处理

5．1 小波分析与传统信号处理方法的比较

5．1．1 傅立叶变换特点

5．1．2 小波变换特点

5．2 小波降噪的基本原理

5．3 小波降噪的基本步骤

5．4 小波降噪中的阈值函数和阈值的选取

5．4．1 阀值函数

5．4．2 阈值的选取

5．5 本章小结

6 系统可靠性分析

6．1 可靠性的概念

6．2 系统可靠性计算

6．3 提高系统可靠性的方法

6．4 本系统硬件可靠性分析

6．5 本系统软件的可靠性分析

6．5．1 软件可靠性定义

6．5．2 可靠性测试设计

6．5．3 软件可靠性工程过程

6．6 本章小结

参考文献

作者简历

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