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基于CAN总线的智能瓦斯监测系统研究

作　者: 齐冀
导　师: 彭泓
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 瓦斯 CAN总线 智能传感器 信息融合 数据挖掘
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 155次
引　用: 1次
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内容摘要


随着现代工业的发展,对煤炭能源的需求越来越多,而开采过程中事故频发,矿井安全问题已成为人们关注的焦点。为了更好的解决矿井安全问题,本文基于现场总线技术设计了性能大为提高的智能瓦斯监测系统,本文的研究目的就是将现场总线中的CAN总线技术与现场智能瓦斯传感器结合,实现井下现场的智能化监测控制,保证数据的实时性和可靠性。本文首先介绍了现场总线的概念、特点、分类及研究现状,其中重点研究了CAN总线技术的特点及技术规范,并基于CAN总线对智能瓦斯监测系统的整体结构进行了设计。之后,重点设计了智能瓦斯监测系统的现场智能传感器的微处理器系统、电源电路、红外检测电路、信号调理电路、声光报警电路、显示电路、控制电路和CAN总线接口电路等硬件电路及部分软件。智能传感器能够独立实现对井下现场瓦斯气体浓度的采集、显示、键盘输入以及超限报警和输出控制等功能,并且通过CAN总线接口,将数据传输给井上控制室。最后,将多传感器信息融合与数据挖掘技术应用于瓦斯监测系统,实验数据表明,信息融合与数据挖掘技术的使用能大大提高系统的精度和可靠性。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-15
  1.1 概述  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 瓦斯监测系统研究现状  11-12
    1.2.2 现场总线应用研究现状  12-13
  1.3 论文主要工作  13
  1.4 论文章节安排  13-14
  1.5 本章小结  14-15
2 现场总线技术研究  15-26
  2.1 现场总线综述  15
  2.2 现场总线技术介绍  15-19
    2.2.1 现场总线的体系结构  15-16
    2.2.2 现场总线的技术特点  16-17
    2.2.3 现场总线的优点  17
    2.2.4 几种有影响的现场总线  17-19
  2.3 CAN 总线技术  19-25
    2.3.1 CAN 技术简介  19-20
    2.3.2 CAN 总线的特点  20-21
    2.3.3 CAN 总线的技术规范  21-25
  2.4 本章小结  25-26
3.瓦斯监测系统整体结构设计  26-30
  3.1 系统结构选型  26-27
  3.2 系统整体结构设计  27-29
  3.3 瓦斯监测系统功能设计  29
  3.4 本章小结  29-30
4.现场智能瓦斯传感器的设计  30-59
  4.1 智能传感器的结构选型  30-31
  4.2 智能瓦斯传感器结构设计  31-32
  4.3 微处理器选型  32-34
  4.4 瓦斯传感器选型  34-35
  4.5 系统硬件电路设计  35-51
    4.5.1 电源模块设计  35-36
    4.5.2 瓦斯检测及信号调理电路设计  36-39
    4.5.3 模数转换电路设计  39-41
    4.5.4 外部存储器扩展  41-42
    4.5.5 MAX7219 显示电路  42-43
    4.5.6 遥控按键电路设计  43-44
    4.5.7 声光报警电路设计  44-45
    4.5.8 控制信号输出模块  45-46
    4.5.9 CAN 通信模块设计  46-49
    4.5.10 系统监控保护电路设计  49-51
  4.6 系统的软件设计  51-58
    4.6.1 智能瓦斯传感器主程序设计  52-53
    4.6.2 外部串行存储模块软件设计  53-55
    4.6.3 外部中断程序  55-56
    4.6.4 CAN 总线通信程序  56-57
    4.6.5 软件抗干扰设计  57-58
  4.7 本章小结  58-59
5.信息融合与数据挖掘在瓦斯监测系统中的应用  59-78
  5.1 信息融合的概念及发展  59
  5.2 信息融合的特点  59-60
  5.3 多传感器信息融合的结构  60-62
  5.4 信息融合的过程  62-63
  5.5 信息融合的方法  63-66
    5.5.1 最小二乘法原理  64-65
    5.5.2 最小二乘信息融合在瓦斯监测的应用  65-66
  5.6 数据挖掘技术  66-69
    5.6.1 数据挖掘的概念  66-67
    5.6.2 数据挖掘的任务  67
    5.6.3 数据挖掘的方法  67-68
    5.6.4 数据挖掘与信息融合的集成  68-69
  5.7 模糊粗糙集与信息融合在瓦斯监测中的应用  69-77
    5.7.1 基于模糊粗糙集的决策级融合模型的建立  69-72
    5.7.2 模糊粗糙集信息融合在瓦斯监测中的应用  72-77
  5.8 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-81
作者简历  81-83
学位论文数据集  83-84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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