基于无线网络的煤矿风井综合参数安全监控系统的研究

论文摘要

本课题来源于安徽省教育厅自然科学基金资助项目（基金号:2006KJ038B）,针对当前国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展所遇到的实际问题,研制了基于无线网络的煤矿风井综合参数安全监控系统。论文主要介绍了监控系统监控终端（RTU）的硬件、软件算法设计、通讯技术和系统监控的软件设计。监控终端（RTU）的硬件设计方面主要采用DSP芯片作为监控分站的终端处理核心,根据监测的主要参数如通风机电流、电压、开停状态,风硐负压,风井出口的低浓甲烷的实际特点,利用DSP进行高速的数据采集处理,根据监控中心命令进行相应的数据处理和数据传送。监控终端（RTU）的算法设计方面,针对系统数据采集特点,对相电流、相电压采用交流信号采样。对采样后的数据运用快速傅立叶变换（FFT）进行数值计算,获得了高精度的风井综合参数的测量。通讯部分采用的是具有接收灵敏度高、频率稳定、传输效率高等优点的无线数传电台与RS-232接口组成无线网络,实现了数据的上下传输。系统监控的软件利用VB6.0中的编程进行实时数据的采集处理和控制、数据的实时显示、报表打印和报警等功能。通过ADO对象模型及ODBC接口,与操作系统上的数据库服务器进行实时数据的交互。客户端利用计算机网络技术,使用B/S模式远程实现对系统运行数据的传输,以便可以查询实时数据和历史数据,实现资源共享。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 背景情况及课题研究的目的
• 1.2 国内外研究的动态和水平
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 论文结构
• 2 系统整体设计概述
• 2.1 系统的总体设计
• 2.2 系统的设计目标
• 2.3 通讯方案的确定
• 2.4 系统的抗干扰技术
• 2.5 SCADA监控系统介绍
• 2.6 DSP介绍
• 3 监控终端（RTU）的硬件设计
• 3.1 RTU总体设计框架
• 3.2 各部分硬件电路设计
• 3.2.1 数字信号处理器的选择
• 3.2.2 传感器的选择
• 3.2.3 信号调理电路
• 3.2.4 同步采样电路
• 3.2.5 看门狗（Watchdog）电路设计
• 3.2.6 电源管理芯片
• 3.2.7 混合电压系统的设计
• 3.2.8 外部存储器扩展
• 3.2.9 继电器控制电路
• 3.2.10 RS-232通讯接口
• 3.2.11 显示模块的设计
• 4 无线网络以及 RS-232技术
• 4.1 无线通讯技术
• 4.1.1 基本原理
• 4.1.2 频率调制
• 4.1.3 锁相环（PLL）的工作原理
• 4.2 无线电台的使用和选择
• 4.2.1 无线电台的使用
• 4.2.2 无线电台的选择
• 4.2.3 无线电台的优点
• 4.3 RS-232技术
• 4.3.1 串行传送速率
• 4.3.2 串行通信的工作方式
• 4.3.3 RS-232C串口电气特性
• 4.4 系统的通讯协议
• 5 监控终端（RTU）的算法设计
• 5.1 系统的算法思想
• 5.2 算法的基本原理
• 5.2.1 实时有效值算法
• 5.2.2 FFT算法导出
• 5.3 FFT在DSP上的实现
• 5.3.1 倒位序（变址）的实现
• 5.3.2 数据的定点定标
• 6 系统监控软件的设计
• 6.1 系统软件的概述
• 6.2 数据环境建立
• 6.2.1 数据库的选择
• 6.2.2 数据库中表的结构
• 6.2.3 数据库的操作
• 6.3 监控中心的软件
• 6.3.1 监控中心软件开发环境
• 6.3.2 监控中心软件的组成
• 6.3.3 监控中心软件的运行情况与其关键技术
• 6.4 远程访问的软件
• 6.4.1 远程监控系统的简介
• 6.4.2 B/S架构
• 6.4.3 ASP核心技术
• 6.4.4 远程实时监控系统的基本任务和要求
• 6.4.5 系统组成与实现
• 6.4.6 数据库的连接
• 6.4.7 网上统计图形组件介绍
• 6.4.8 数据安全
• 7 实验过程及总结
• 7.1 监控终端（RTU）的硬件调试
• 7.1.1 FLASH的程序烧写
• 7.1.2 频率模拟量输入调试
• 7.1.3 开关和电流模拟量输入调试
• 7.1.4 通讯实验
• 7.2 系统监控软件的调试
• 7.2.1 监控中心软件的调试
• 7.2.2 WEB浏览器的调试
• 7.3 实验总结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果