本文依托煤礦安全生產(chǎn)實際情況，以井下人員定位系統(tǒng)的需求為背景，結合嵌入式和RFID技術進行井下人員定位系統(tǒng)的開發(fā)。根據(jù)系統(tǒng)實際需求，使用三星公司的S3C2440系列的ARM處理器構建的平臺，以Linux為操作系統(tǒng)，以CAN總線技術為傳輸方案進行井下人員定位系統(tǒng)的硬件設計、軟件平臺搭建及軟件系統(tǒng)的開發(fā)。本文首先分析了井下人員定位系統(tǒng)的實際需求，設計了系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡架構，在分析系統(tǒng)工作原理的基礎上，對RFID和CAN總線技術做了詳細的研究。在給出系統(tǒng)總體方案后，設計了井下人員定位系統(tǒng)硬件電路，包括射頻讀卡器、射頻卡以及CAN總線傳輸模塊等電路設計。在軟件設計和開發(fā)上，詳細描述了嵌入式Linux系統(tǒng)軟件平臺的搭建，包括交叉編譯環(huán)境的建立、引導程序BootLoader的加載、內(nèi)核及驅動的移植以及根文件系統(tǒng)的制作；研究了RFID射頻讀卡程序的設計和嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite的開發(fā)，采用nRF2401芯片實現(xiàn)了讀卡器對射頻卡上人員信息的接收及實時更新，并對RFID系統(tǒng)防沖突問題進行了分析與研究，給出了解決方案：最后開發(fā)設計CAN總線傳輸網(wǎng)絡，采用MCP2515芯片實現(xiàn)了ARM9平臺的CAN總線接口擴展，并為CAN總線控制器編寫和移植了驅動程序，實現(xiàn)井下人員信息向地面監(jiān)測計算機的傳輸。至此完成了井下人員定位系統(tǒng)的搭建。本文最后對全文的研究成果和存在的不足進行了系統(tǒng)的總結和分析，并對進一步的研究提出展望。
標簽： arm rfid 定位系統(tǒng)
上傳時間： 2022-06-25
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隨著采煤自動化技術的發(fā)展，對煤礦井下供電系統(tǒng)可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高的要求，因此對礦用隔爆型高壓開關智能綜合保護系統(tǒng)的研究具有重要的理論和應用價值。隨著微機保護的發(fā)展，一些新的保護原理和方案，受到越來越多的關注，并逐步得到實際應用。然而這些新方法在改善保護性能的同時也對微機保護裝置的計算精度、速度和尋址空間等提出了更高的要求，因而也對構成微機保護裝置的硬件平臺提出了更高的要求。針對以上問題本文提出了一種新的微機保護設計方案，設計了一種基于DSP 和單片機雙CPU 結構的微機保護系統(tǒng)，并應用于高壓開關裝置當中DSP 作為主CPU 芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能，8051 作為從CPU 主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙核結構具有并行工作，分工明確的優(yōu)點，既保證了繼電保護的速動性，選擇性、靈敏性和可靠性，又實現(xiàn)了實施測量的高精度。 本文首先根據(jù)礦井高壓電網(wǎng)的實際情況，從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)常見故障的電氣特征，并參照相關標準制定了相應的保護原理和動作指標，尤其是針對礦井供電系統(tǒng)中普遍采用中性點不接地的情況，采用了“基于零序功率方向型”的選擇性漏電保護原理。然后分析了交流采樣、直流采樣方法的優(yōu)缺點，確定了高壓防爆開關保護系統(tǒng)的采樣方式。 保護系統(tǒng)的硬件是實現(xiàn)保護原理的平臺，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響到保護功能的實現(xiàn)。本微機保護系統(tǒng)是基于DSP 和單片機的雙CPU 微機線路綜合保護測控裝置，DSP 的采用大大提高了保護裝置的數(shù)據(jù)處理速度，雙CPU 結構大大提高了裝置的可靠性。另外，該裝置不僅可以完成繼電保護功能，而且緊隨當前電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的需要，還可以完成測量、控制、數(shù)據(jù)通訊的功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化。
標簽： 隔爆型 保護系統(tǒng) 高壓開關
上傳時間： 2013-05-17
上傳用戶：2007yqing
礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開關成為了井下供電系統(tǒng)的最為關鍵的設備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發(fā)事故的增長，國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高，因而采用現(xiàn)代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發(fā)展，以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術，能夠較好地完成對多路信號進行處理，增強和增加了保護的功能，其應用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護都具有很重要的現(xiàn)實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統(tǒng)，雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護功能，后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護動作特性； 同時，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監(jiān)視保護，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結合的采樣計算方法。此外，針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數(shù)據(jù)驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠，簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便，實現(xiàn)了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進行地研究。
標簽： 開關 保護 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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漏電是井下供電系統(tǒng)的主要故障形式，約占其總故障的70％左右，它不但導致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護器主要用來防止漏電火災造成的經(jīng)濟損失和人身傷亡，因此得到廣泛應用。 選擇性漏電保護是指當電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時，能夠有選擇地發(fā)出故障信號或切斷故障支路電源，而非故障部分繼續(xù)工作。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時間，提高了供電的可靠性。 目前的礦井電網(wǎng)的選擇性漏電保護系統(tǒng)主要采用零序電流大小及零序電流方向保護原理，這種原理在某一線路遠遠長于其他線路(即其分布電容與系統(tǒng)總的分布電容相差不大時)的情況下較難滿足選擇性的要求，保護裝置可能發(fā)生拒動現(xiàn)象，不能很好的完成保護的目的。 本文在對井下電網(wǎng)漏電故障理論分析和仿真驗證的基礎上，提出了以dsPIC30F4012為核心，基于附加直流電源檢測和零序功率方向的選擇性漏電保護方案，介紹了基于這種選擇性漏電保護方案的電網(wǎng)選擇性漏電保護裝置。該裝置在總饋電開關處的漏電保護裝置使用附加直流電源原理，在分支饋電開關處的漏電保護裝置使用零序功率方向式保護原理，并且采用速度更快的PROFIBUS協(xié)議現(xiàn)場總線及光纖傳輸技術，使該選擇性漏電保護裝置的動作性能和抗干擾能力得到很大提升。
標簽： 供電系統(tǒng) 漏電保護 應用研究
上傳時間： 2013-06-13
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙ζ溥M行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點?；谏鲜銮闆r，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設計方案。 該研究的總體設計方案包括用MATLAB進行HDB3編譯碼算法的驗證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設計與仿真，結果分析與比較三大部分。為了保證該設計的可靠性，首先是進行編譯碼的算法驗證；其次通過在FPGA的集成設計環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進行時序仿真；最后將算法驗證結果與仿真結果作一對比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設計具有體積小，譯碼簡單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-05-26
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現(xiàn)在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現(xiàn)象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發(fā)展，人工抄表已經(jīng)逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數(shù)據(jù)集中處理器，是多對象自動抄表系統(tǒng)的通信橋梁，負責對各智能表的數(shù)據(jù)進行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機傳輸數(shù)據(jù)并執(zhí)行上位機發(fā)送的指令。提高多對象集中器數(shù)據(jù)處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統(tǒng)AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統(tǒng)，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當多的硬件資源，硬件的擴展和設計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業(yè)級芯片，抗干擾能力強，能夠適應運行現(xiàn)場的較惡劣環(huán)境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發(fā)、升級與移植；在缺乏多任務調(diào)度機制的情況下，應用軟件不僅實現(xiàn)難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統(tǒng)的總體結構進行研究，主要研究了多對象遠程抄表系統(tǒng)中集中器的軟件和硬件實現(xiàn)，對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統(tǒng)硬件資源，包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準；電源電路為多對象集中器系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源；看門狗電路的設計保證多對象集中器系統(tǒng)可靠運行，防止系統(tǒng)死機；數(shù)據(jù)存儲器主要用于存儲參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)，負責智能表的參數(shù)以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路，采用CAN現(xiàn)場總線進行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進行通信。軟件設計上，主要針對多對象集中器的數(shù)據(jù)存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫?；贏RM的多對象遠程抄表系統(tǒng)集中器可以實現(xiàn)多對象遠程抄表，提高了數(shù)據(jù)處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩(wěn)定性高，結構簡單。
標簽： ARM 對象 遠程抄表系統(tǒng) 集中器
上傳時間： 2013-06-07
上傳用戶：heminhao
本文提出的煤礦安全系統(tǒng)由基站、基站控制器、控制中心和安全信息終端組成。本系統(tǒng)能夠實時動態(tài)監(jiān)測瓦斯等有害氣體濃度，能夠人機聯(lián)防監(jiān)測礦道中可能存在的安全隱患。井下采用CAN有線網(wǎng)絡和Zigbee無線網(wǎng)絡相結合的混合組網(wǎng)方式，通過礦工攜帶的安全信息終端使監(jiān)測網(wǎng)延伸到每個采掘工作面，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤。控制中心通過友好的人機界面可以查看瓦斯?jié)舛?、溫度、濕度的最新?shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，還可以查看報警記錄，并把這些數(shù)據(jù)以曲線圖的形式直觀的顯示出來。 基站和基站控制器是以ARM系列LPC2119微處理器為核心設計的，完成安全信息終端和控制中心之間的通信任務。基站和安全信息終端采用了基于Zigbee技術的SZ05系列嵌入式無線收發(fā)模塊進行組網(wǎng)通信，采用MC14LC5480語音芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的語音功能，基于LPC2119內(nèi)置的CAN控制器輔以P82C250收發(fā)器實現(xiàn)多基站間的網(wǎng)絡連接?；究刂破魍ㄟ^CAN總線與基站組網(wǎng)通信，監(jiān)測基站工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)各基站與移動終端之間的信息傳輸，通過RS232與控制中心PC機進行信息交互。在此硬件平臺的基礎上，給出了基于LPC2119微處理器下的軟件設計過程，包括初始化、無線通信模塊的通信協(xié)議制定和通信程序設計、語音功能的軟件設計及編程、基站和基站控制器的通信協(xié)議制定和主程序設計、系統(tǒng)監(jiān)控程序設計及控制中心PC機端人機界面設計等。 經(jīng)多次調(diào)試，實現(xiàn)了控制中心PC機接收安全信息終端檢測的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)并判斷瓦斯?jié)舛仁欠癯?，還實現(xiàn)了通過人機界面查詢數(shù)據(jù)、查看曲線圖以及發(fā)送命令等。
標簽： ARM 煤礦安全 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-14
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目前，國內(nèi)礦井的排水系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測、繼電器控制的方法。傳統(tǒng)方法設備運行的自動化程度低、可靠性較差、工人勞動強度大、應急能力不足，存在一定的安全隱患，不適應數(shù)字化礦井發(fā)展的需要。本課題設計的自動排水系統(tǒng)采用嵌入式微控制器作為就地控制系統(tǒng)與上位機遠程監(jiān)控相結合的方式，提高了工作的可靠性和穩(wěn)定性，具有運行成本低、調(diào)試方便等特點。 本文首先根據(jù)某礦井下排水的實際情況，對各種排水形式和相關設備進行了分析和比較，選擇其中一種典型的排水系統(tǒng)形式作為模型。根據(jù)井下排水系統(tǒng)的運行原理展開研究和論證，制定了井下水位監(jiān)控和水泵啟動方案。在綜合自動控制的相關理論和傳感器應用技術的基礎上分析了排水系統(tǒng)中需要監(jiān)控的、能夠反映排水系統(tǒng)工作特征的關鍵參數(shù)，并提出了這些參數(shù)的監(jiān)測方法和這些方法的可行性。 全面分析了目前常用的微處理器和實時操作系統(tǒng)，詳細研究了ARM和μC/OS-Ⅱ的性能和特點，充分利用ARM微處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)勢，以及μC/OS-Ⅱ可移植性好、開發(fā)成本低的優(yōu)點。選用以ARM7TDMI-S為CPU的LPC2220芯片作為就地控制系統(tǒng)，選用μc/OS-Ⅱ為實時操作系統(tǒng)。并根據(jù)排水系統(tǒng)工作方案和要求設計了系統(tǒng)和接口硬件電路，完成了系統(tǒng)運行程序代碼的編寫。 應煤礦信息化發(fā)展趨勢的要求，選用LabVIEW作為上位機監(jiān)控軟件，以串行通訊協(xié)議與井下就地控制系統(tǒng)組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)。從而實現(xiàn)工作人員能夠在地面監(jiān)控室輕松了解到井下水倉水位、各排水設備工作狀態(tài)等信息，實現(xiàn)了排水系統(tǒng)運行的“避峰就谷”和水泵房的無人化值守。此項研究對礦井的安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗和數(shù)字化建設等工作具有一定參考價值。
標簽： ARM 自動 排水 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-04
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隨著煤礦高產(chǎn)高效技術的推廣和應用，井下長距離、大運量、大功率下運帶式輸送機的應用越來越普遍。其中，解決好傾角較大（大于6°）的下運帶式輸送機的運行制動和安全制動問題對保障全礦安全、高效生產(chǎn)具有重要意義。 本文在對國內(nèi)外現(xiàn)有下運帶式輸送機制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析基礎上，針對煤礦生產(chǎn)的特殊性，提出了基于ARM的嵌入式計算機控制液壓調(diào)速軟制動系統(tǒng)方案，所用元件可靠性和防爆性好，系統(tǒng)簡單，動態(tài)制動性能好；結合成熟的工業(yè)PID控制經(jīng)驗和智能控制理論，并依據(jù)制動控制方案，設計了一種模糊自適應PID控制器用于控制電液比例調(diào)速閥的開口大小，其PID參數(shù)Kp、Ki和Kd可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)進行在線調(diào)整，結構簡單、魯棒性強，在系統(tǒng)結構參數(shù)發(fā)生改變時也可獲得較好的控制效果；在基于S3C44BOX的最小ARM系統(tǒng)基礎上，設計了系統(tǒng)控制信號的輸入、輸出方式及其電路；分析了實時操作系統(tǒng)μC/OS-ⅡBootLoader的設計及其在S3C44BOX上的移植過程；制動系統(tǒng)應用軟件采用多任務機制，狀態(tài)檢測與控制任務并行運行，數(shù)據(jù)采集采用定時中斷的方式；系統(tǒng)可擴展性、可移植性好，控制算法容易實現(xiàn)多樣性且開發(fā)簡單、維護方便。 該液壓調(diào)速軟制動系統(tǒng)可用于大型下運帶式輸送機的正常工作制動、緊急停車和斷電防止飛車事故發(fā)生的安全制動，對輸送機的輔助啟動也起重要作用。制動力矩依據(jù)輸送機載荷大小和輸送機制動減速時速度的變化進行自動調(diào)整，制動曲線可調(diào)，輸送機減速時不產(chǎn)生較大沖擊、安全平穩(wěn)，并按照規(guī)定的減速度大小減速停車。
標簽： ARM 帶式輸送機 制動系統(tǒng) 軟
上傳時間： 2013-07-09
上傳用戶：幾何公差
礦用隔爆饋電開關是煤礦井下配電系統(tǒng)的關鍵設備，作為配電開關，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險環(huán)境的礦井中，控制和保護低壓供電網(wǎng)絡。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，而目前國內(nèi)饋電開關普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點。 本課題將嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用到饋電開關中，通過對礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開關工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了總體網(wǎng)絡拓撲結構的設計和智能饋電開關控制系統(tǒng)硬件電路的設計；通過對嵌入式實時操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護控制算法的應用程序的編寫，從而實現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開關的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機對井下饋電回路及電氣開關的遠程智能監(jiān)控的難題，最終設計出一套集實時保護控制和遠程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開關網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。 實驗結果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機端的通信軟件的驅動下，實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機的快速遠程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領域提供了一個開放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺，為提高煤礦井下設備的遠程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對井下電氣設備的集中控制、分散管理奠定了理論和實踐基礎。
標簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡 中的應用 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-25
上傳用戶：wl9454
