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电磁辐射基于电磁辐射煤和瓦斯突出监测仪要求

收藏本文 2024-02-12 点赞:17445 浏览:73449 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:煤与瓦斯突出是煤矿生产中的重大灾害事故之一。近年来,随着矿井的不断延深、开采条件的日趋复杂,煤与瓦斯突出发生的强度及造成的人员伤亡呈显著的增加走势。造成这种事故现象的主要理由是目前对于煤与瓦斯突出预测仍然采取钻孔等传统方式获得一些反映工作面前方煤与瓦斯突出危险性的量化指标来预测突出的危险性,这种策略工作量大、预测周期长、可靠性不高,且占用煤炭生产作业的时间和空间。近几年来就出现预测指标未超过临界值而发生瓦斯突出的事故近百起。归根到底这种预测瓦斯突出的策略是静态的,不能实时监测到煤与瓦斯的动态变化情况。针对上面陈述的不足,本论文设计了一种利用电磁辐射监测技术预测预报煤与瓦斯突出的监测仪器,该监测仪能够实现煤与瓦斯突出的非接触式动态预测。本论文探讨的主要内容包括如下几个方面:(1)根据电磁辐射监测技术的测量论述,给出电磁辐射信号的传播规律和特点,并计算出所需要测量的辐射信号的频率和距离,以论述和技术角度浅析此监测技术的可行性。(2)根据监测系统的要求和预期达到的功能,设计了系统的总体框架,同时根据突出预测需要快速、及时、准确的要求,给出一种DSP+单片机的双CPU架构监测思路。其中,DSP芯片负责采集和处理煤与瓦斯突出时发出的电磁辐射信号,单片机则完成整个仪器的协调和人机交互功能。系统充分发挥两者的优势,给出了监测仪的硬件结构设计案例。以技术角度出发,详细探讨了各个指标的测量原理和手段。(3)详细介绍了监测仪的各功能模块的硬件电路设计。信号采集电路部分包括传感器电路、信号调理电路以及A/D转换电路等。数据采集和浅析处理则由DSP编程实现。值得注意的是,在硬件电路设计历程中,如何设计DSP和单片机两者之间的相互通信是双CPU制约系统的关键,本论文选用的是DSP的HPI口,通过双方共享DSP的存储器来实现与单片机的快速通信方式。单片机及电路部分主要包含了单片机最小系统电路、外部数据存储器和工/0扩展电路以及人机接口电路等,人机接口电路则包括LCD显示、键盘输入、声光报警等。另外,单片机可通过RS-485驱动器与上位机相连将数据上传至上位机作进一步处理和浅析。(4)对本论文设计的煤与瓦斯突出仪进行了初步的软硬件调试,调试结果表明:仪器运转稳定,能够正常通信,声光报警及时,各项指标满足系统的功能要求。关键词:煤与瓦斯突出论文电磁辐射论文非接触式预测论文DSP论文单片机论文

    摘要3-5

    ABSTRACT5-11

    第一章 绪论11-16

    1.1 选题的目的及作用11

    1.2 国内外煤与瓦斯突出预测策略11-14

    1.3 煤与瓦斯突出监测技术的近况14-15

    1.4 本论文探讨的目标及主要内容15-16

    第二章 煤与瓦斯突出电磁辐射监测原理16-20

    2.1 煤与瓦斯突出产生电磁辐射论述16

    2.2 电磁辐射信号的传播规律及其衰减特点16-18

    2.3 监测电磁辐射信号的频率与距离18-19

    2.4 电磁辐射监测技术的可行性浅析19

    2.5 本章小节19-20

    第三章 监测系统的总体探讨案例20-35

    3.1 突出监测系统的预期功能20-21

    3.2 突出监测系统的监测指标21

    3.3 监测系统的总体设计案例21-22

    3.4 监测仪分机的设计案例22-23

    3.4.1 监测仪的系统架构设计22

    3.4.2 监测仪的硬件设计案例22-23

    3.5 监测仪的指标测量原理23-32

    3.5.1 脉冲测量与计数23-26

    3.5.2 电磁辐射强度的测量26-27

    3.5.3 FFT算法在DSP实现的基本原理27-32

    3.6 系统器件的选型32-34

    3.6.1 DSP芯片的选择32-33

    3.6.2 模数转换器的选择33-34

    3.7 本章小节34-35

    第四章 硬件设计35-62

    4.1 传感器的选择35-36

    4.2 信号调理电路设计36-41

    4.2.1 前置放大电路36-37

    4.2.2 带通滤波电路37-39

    4.2.3 主放大电路39-40

    4.2.4 电平移位和限幅电路40-41

    4.3 A/D转换电路设计41-43

    4.4 系统电源电路设计43-44

    4.5 DSP最小系统电路设计44-48

    4.5.1 DSP电源电路设计45-46

    4.5.2 DSP时钟电路设计46-47

    4.5.3 DSP复位电路设计47

    4.5.4 JTAG接口电路设计47-48

    4.6 DSP和单片机通信接口电路设计48-52

    4.7 单片机及其电路设计52-57

    4.7.1 LCD接口电路52-54

    4.7.2 键盘接口电路54-57

    4.8 单片机制约模块的存储器及I/O扩展57-59

    4.9 通信接口电路设计59-60

    4.10 电路抗干扰的措施60-61

    4.11 本章小节61-62

    第五章 软件设计62-76

    5.1 软件设计原则62-63

    5.2 软件开发环境63-64

    5.2.1 集成开发环境CCS介绍63

    5.2.2 Keil集成开发环境63-64

    5.3 DSP软件模块化设计64-65

    5.4 DSP数据采集子程序65-67

    5.4.1 数据采集初始化65-66

    5.4.2 采集数据中断怎么写作中断子程序66-67

    5.5 FFT数据处理在DSP中实现的子程序67-68

    5.6 DSP和单片机的通信子程序68-71

    5.7 单片机主程序71-72

    5.8 脉冲计数子程序72-73

    5.9 键盘子程序73

    5.10 LCD显示子程序73-74

    5.11 监测仪上传数据子程序74-75

    5.12 本章小结75-76

    第六章 煤与瓦斯突出监测仪调试及实验76-83

    6.1 信号调理模块调试与仿真76-77

    6.2 数据采集调试77-78

    6.3 数字信号处理算法调试78

    6.4 人机接口模块调试78-80

    6.4.1 声光报警调试79

    6.4.2 LCD液晶显示模块调试79-80

    6.5 通信程序调试80-82

    6.6 本章小结82-83

    第七章 总结与展望83-85

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