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基于LabVIEW的难动用矿产资源开采监测体系研究

作　者: 闫振雄
导　师: 周洪文; 任高峰
学　校: 武汉理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 难动用矿产资源 LabVIEW 无线传感器网络 监测系统
分类号: TD76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 71次
引　用: 1次
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内容摘要


难动用矿产资源,是指在现有的技术、经济条件下难以投入开发的探明储量,主要包括矿山在开采中预留的矿柱、间柱、顶底柱,采空区周围存在的过去被认为是“贫矿”的大量矿产资源,以及采空区周围新发现和探明的矿产资源。据不完全统计,难动用矿产资源已经占到我国有色金属资源的33%。因此,难动用矿产资源的回采对缓解我国日益严重的资源短缺问题,延长矿山服务年限,实现矿产资源的可持续发展具有重大的意义。基于Lab VIEW设计的难动用矿产资源开采监测方案,以湖北某铁矿为研究对象,由难动用矿产资源回采方法入手,选择钻孔应力计监测顶板、点柱的应力分布情况,顶板离层仪、多点位移计配合电位器式位移传感器监测顶板、点柱的位移变化,既保证了监测仪器对地下矿山恶劣生产环境的适应性,又保证了监测过程的连续性和稳定性,同时,实现了数据的自动采集,确保了监测过程的实时性。选择无线总线技术,以ZigBee为基础,结合Compact RIO,建立了无线传感器网络,并进行了设备选型,包括NI9206电压测量模块、NI9401计数器、cRIO-9024控制器、cRIO-9118机箱、Gateway NI9795和NI WSN-3230测量节点。无线传感器网络实现了数据的无线传输,节约了成本,提高了系统的便携性。基于Lab VIEW平台,设计了一套实时监测系统,包括系统登录、数据采集、信号分析、数据库管理和报表生成五大模块。以case结构和事件结构为基础的系统登录模块,确保只有操作人员可以访问系统,有效的保护了监测数据及程序本身的安全；数据采集模块通过DAQmx进行程序设计,以监测点布置图控制数据采集过程,图形化界面更加便于操作；信号分析模块首先对频率和电压信号进行预处理,使之转化为应力值和位移量,并设计了预警值,建立了超过预警值即预警的顶板、点柱预警系统；数据库管理采用免费工具包—LabSQL设计,实现了对数据库的存储和查询；报表生成模块实现了报表格式的统一性,有利于矿山的日常管理工作。利用Lab VIEW实现了对应力传感器和应变传感器的仿真模型设计,并通过激励仿真传感器产生仿真信号,对所建立的监测系统进行了验证。结果证明,基于Lab VIEW建立的难动用矿产资源回采监测系统能够实现数据的采集、分析,并对超过预警值的信号进行预警,有助于矿由企业及时作出应对措施,减小安全事故造成的损失。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 难动用矿产资源概述  10
  1.3 国内外研究现状  10-14
    1.3.1 难动用矿产资源回采监测方法研究现状  10-12
    1.3.2 LabVIEW的应用研究现状  12-14
  1.4 论文的目的、意义与主要研究内容  14-15
    1.4.1 研究意义  14
    1.4.2 研究目的  14-15
    1.4.3 论文主要研究内容  15
  1.5 本章小结  15-16
第2章 监测方案设计  16-40
  2.1 概述  16
  2.2 难动用矿产资源回采方法简介  16-18
    2.2.1 胶结充填矿房的间柱回采  17
    2.2.2 松散充填矿房的间柱回采  17
    2.2.3 顶底柱回采  17-18
  2.3 监测点布置  18-21
    2.3.1 矿区概况  18-19
    2.3.2 矿区回采方法简介  19-21
  2.4 数据采集(DAQ)  21-39
    2.4.1 监测仪器的选择  22-29
    2.4.2 DAQ设备  29-33
    2.4.3 无线技术总线设计  33-36
    2.4.4 DAQ设备选型  36-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章 监测系统设计  40-73
  3.1 系统登录模块设计  40-41
  3.2 数据采集模块设计  41-45
  3.3 信号分析模块设计  45-60
    3.3.1 信号预处理模块设计  45-49
    3.3.2 预警值设计  49-56
    3.3.3 预警模块设计  56-60
  3.4 数据库管理模块设计  60-67
    3.4.1 LabSQL简介  62
    3.4.2 LabSQL的配置  62-63
    3.4.3 LabSQL VIs分类  63-64
    3.4.4 利用LabSQL开发应用的基本步骤  64-67
  3.5 报表自动生成模块设计  67-69
    3.5.1 报表生成方法  67-69
    3.5.2 报表生成流程  69
  3.6 难动用矿产资源开采监测系统整体展示  69-72
  3.7 本章小结  72-73
第4章 难动用矿产资源回采监测系统验证  73-82
  4.1 概述  73
  4.2 仿真平台的设计  73-76
    4.2.1 仿真激励信号模块的设计  73-74
    4.2.2 应力传感器仿真模型的设计  74-75
    4.2.3 位移传感器仿真模型的设计  75-76
  4.3 监测系统验证  76-81
    4.3.1 建立验证程序框图  76-78
    4.3.2 验证过程  78-81
  4.4 本章小结  81-82
第5章 结论、不足与展望  82-84
  5.1 结论  82-83
  5.2 不足  83
  5.3 展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-90
攻读硕士学位期间发表的学术论文  90
攻读硕士学位期间参与的科研项目  90

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿山安全监测系统
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