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矿用通风机在线监测系统的研究

作　者: 苗琼
导　师: 曹现刚
学　校: 西安科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 通风机 小波降噪 STM32F103VB μC /OS-II Delphi7 多线程
分类号: TD441
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 182次
引　用: 2次
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内容摘要


针对现代矿用通风机监测需要,论文综合运用嵌入式技术、现代信号处理技术和面向对象编程技术设计了一套低功耗、集成化的矿用通风机监测系统。该系统主要由信号采集处理、数据通信和计算机监控三部分组成,实现了对矿用通风机风压、流量、功率以及温湿度参数的在线实时监测。论文研究了矿用通风机基本参数的测量原理及其参数换算的理论推导公式,通过利用测量参数间相互换算的方法,减少了通风机实际测量参数的数目。分析了传感器五种类型误差的特性,针对矿用通风机各测量参数的特点选择了适当的传感器,减少了传感器对整个系统测量误差大小的影响。对于整个系统的噪声干扰,研究了小波降噪原理,对比分析了小波分解与重构法、小波变换阈值法和小波变换模极大值法三种小波降噪方法的特点,最终选用小波变换阈值法并给出了小波变换阈值的确定方法。矿用通风机测量参数的换算需大量快速的迭代运算,系统微处理器选用了高性能的32位ARM芯片STM32F103VB,提高了系统的数据处理能力。为保证监测的实时性,系统软件设计应用了实时操作系统μC /OS?II。下位机硬件完成了数据采集、液晶显示、键盘处理、数据存储、开关量输出控制及通信模块电路的设计。最后介绍了软件设计部分,主要包含了数据采集的实现过程,键盘处理和通信模块程序的设计,给出了部分程序的流程图;系统上位机软件完成了通风机监测界面的开发设计,该软件以Delphi7为开发平台,利用Delphi7丰富的控件,完成对数据的处理、显示和记录等工作,并采用多线程运行模式,在数据采集和处理的同时完成了数据显示和曲线绘制等功能。按上述方案设计的样机在实验室调试运行表明,该系统主要技术参数达到了设计要求。同时,利用该系统的通信接口可实现数据的远程传输,为远程监控提供一种简便可行的设计方案。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-10
  1.1 选题的背景及研究的意义  7-8
  1.2 研究现状及发展趋势  8
  1.3 论文研究的整体思路  8-9
  1.4 论文主要工作  9-10
2 矿用通风机参数测量原理及测量信号降噪处理  10-19
  2.1 通风机参数测量原理  10-12
  2.2 传感器选型  12-14
    2.2.1 理想传感器特性  12-13
    2.2.2 传感器误差分析  13-14
  2.3 小波降噪基本原理  14-18
    2.3.1 小波分解与重构法  15
    2.3.2 小波变换阈值法  15-16
    2.3.3 小波变换模极大值法  16-17
    2.3.4 小波变换阈值确定方法  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 系统硬件设计  19-31
  3.1 基于STM32F103VB 的主控电路模块  19-22
    3.1.1 STM23F103VB 微处理器  19-20
    3.1.2 电源模块设计  20-21
    3.1.3 时钟电路设计  21-22
  3.2 人机交互模块设计  22-23
    3.2.1 LCD 显示模块设计  22-23
    3.2.2 键盘处理模块设计  23
  3.3 信号采集调理模块设计  23-25
  3.4 通信模块设计  25-28
    3.4.1 RS-485 总线标准  25-27
    3.4.2 CAN 总线标准  27-28
  3.5 存储器扩展模块设计  28-29
  3.6 开关量输出模块设计  29-30
  3.7 本章小结  30-31
4 系统软件设计  31-46
  4.1 软件开发流程与原则  31-32
    4.1.1 软件开发流程  31
    4.1.2 软件设计原则  31-32
  4.2 系统下位软件设计  32-39
    4.2.1 μC/OS - II 简介  32-34
    4.2.2 系统初始化设计  34-36
    4.2.3 数据采集流程设计  36-37
    4.2.4 键盘处理流程设计  37-38
    4.2.5 系统通信软件设计  38-39
  4.3 系统上位软件设计  39-45
    4.3.1 通风机参数监测界面设计  39-43
    4.3.2 Delphi7 通信设计  43-45
  4.4 本章小结  45-46
5 系统性能实验与结果  46-58
  5.1 通风机监测仪静态特性实验  46-54
    5.1.1 静态特性参数  46-47
    5.1.2 通风机监测仪静态特性实验方法  47-48
    5.1.3 通风机监测仪器静态特性实验分析  48-54
  5.2 通风机测试实验  54-56
  5.3 小波降噪实验  56-57
  5.4 本章小结  57-58
6 结论  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山机械 > 矿山固定机械设备 > 矿山通风设备
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