矿用主通风机远程监测预警系统的研发

摘要

矿井主通风机是保证矿井和井下工人安全的关键设备，它们的安全、可靠、高效运行是矿井安全的必要保证。然而由于主通风机长时间处于不间断运转中，因而在其运行过程中会存在着多种故障隐患，这些故障隐患严重地威胁着整个矿井的生产与安全。因此，有必要对通风机进行运行状态监测与故障预警。由于通风机分散在整个矿区的不同区域，并且相距中心矿区偏远，所以，建立矿用主通风机远程监测预警系统具有重要意义。 在对通风机监测预警技术的发展历程、现状和趋势进行深入调查和研究的基础上，通过应用计算机监控技术、工业以太网技术、故障诊断技术和信息融合技术等，确定了矿用主通风机远程监测预警系统的模型，即系统硬件平台、系统软件平台和故障预警平台三层体系结构。其中硬件平台采用标准DCS体系结构实现对通风机状态参数的实时采集与远程传输；软件平台采用KiIlgView组态软件实现对通风机的状态参数监测和运行仿真；故障预警平台采用VC++6.0开发出基于信息融合技术的故障预警软件，运用BP神经网络与DS证据理论相结合的方法实现对通风机多点振动信号的融合分析。其中硬件平台与软件平台之间通过ModbtJs TCP网络协议进行通讯；软件平台与故障预警软件之间通过OPC客户端/服务器模式进行通讯。该系统的特点是采用模块化的设计思路，实现矿用主通风机的远程监测和多路振动信号的融合诊断，具有预警功能。系统于2006年10月运行至今状态良好，性能稳定，实现了预期的功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2监测预警系统发展现状

1.2.1 PLC构成的监测系统

1.2.2 PC-Based监测系统

1.2.3 SCADA系统

1.2.4 DCS

1.3矿用主通风机的监测预警技术发展趋势

1.4矿用主通风机的监测预警系统国内外研究现状

1.5本课题的来源及主要研究内容

第2章系统总体设计

2.1系统的总体功能

2.2系统的构成及工作原理

2.3系统方案的几个关键问题

2.3.1数据的实时采集

2.3.2数据的远程传输

2.3.3数据的通讯

2.3.4信息融合技术在故障诊断中的应用研究

2.4本章小结

第3章系统硬件平台设计

3.1系统的网络设计

3.1.1工业以太网技术

3.1.2系统网络拓扑图

3.1.3交换机的选择与配置

3.1.4路由器、防火墙的选择与配置

3.1.5系统网络的调试

3.2数据采集系统设计

3.2.1控制器的选择与配置

3.2.2输入输出设备的选择

3.2.3传感器的选择与安装

3.2.4数据采集系统图

3.3本章小结

第4章系统软件平台设计

4.1组态软件概述

4.1.1组态软件的背景

4.1.2组态软件的发展

4.1.3组态软件国内外主要产品介绍

4.2组态王KingView

4.3软件平台的编程

4.3.1数据的采集

4.3.2数据的处理

4.3.3风机的风阻曲线

4.3.4风机的运行仿真

4.3.5软件平台界面

4.4本章小结

第5章故障预警软件程序设计

5.1故障预警软件

5.1.1故障预警技术概述

5.1.2矿用主通风机故障预警软件的组成及工作原理

5.2数据采集模块的设计

5.2.1 OPC通讯方式

5.2.2 VC 6.0与MATCOM 4.5联合编程

5.2.3信号采集模块的软件实现

5.3神经网络诊断模块的设计

5.3.1神经网络概述

5.3.2 BP神经网络

5.3.3故障特征频率的理论分析

5.3.4神经网络诊断模型的建立

5.3.5神经网络样本数据的获取

5.3.6神经网络诊断模块的软件实现

5.4证据理论融合模块的设计

5.4.1DS证据理论的理论基础

5.4.2 DS证据理论融合模型的建立

5.4.3 DS证据理论融合模块的软件实现

5.5故障预警软件的界面及功能介绍

5.6本章小结

结论

参考文献

附录

读硕士学位期间取得的研究成果

致谢