毕业设计开题报告煤仓煤位开题报告.doc

毕业设计(论文)开 题 报 告 题 目 煤仓煤位监控系统（软 件） 学 院 专业及班级 姓 名 学 号 指 导 教 师 日 期 2014年3月11日 西安科技大学毕业设计(论文)开题报告题 目煤仓煤位监控系统选题类型应用 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)： 1. 课题立项依据随着我国经济的快速发展，我国煤炭工业自动化水平的不断提高，在煤炭生产的主要运输环节中需要设置中转煤仓，用以缓解和调节生产造成的提升运输能力不均。现在煤炭工业生产的过程中，井下、井上都存在数量不等的煤仓用于缓和运输系统压力便于组织生产。如何监控这些煤仓的煤位也就成了一个必须面对的问题。井下煤仓在煤矿生产过程中出现的冒仓和空仓，对于运输系统具有很大的威胁。随着传感器技术和矿用自动化水平的不断提高，对井下煤仓的煤位信息进行准确、实时的监测，在安全高效生产和自动化管理中显得越来越重要。由于煤仓内环境恶劣、结构比较复杂，而且防爆要求高，再加上传统的煤仓加料方式各种各样，煤仓料位的准确检测一直是个难题。尽管各厂都安装有国内较为常用的一些测量装置，如重锤式、电容式、超声波式、激光式及核辐射式等料位计，但由于介质工况较为复杂，这些料位计对适应恶劣工作环境下的料位监测都有一定的弊端，一般存在稳定性较差、测量精度不高、连续监测困难、维护工作量大等问题，大部分电厂仍需要人工操作进行测量。煤仓结构如图1所示 图1 随着生产过程自动化水平的不断提高，以数字化技术为代表的高新技术突飞猛进，自动化技术、信息技术、网络技术的结合与应用孕育了大量的新兴产业，并为传统产业注入新的活力。在检测技术领域，国内外都在向数字化方向发展。由于其重要性，世界上各大研究机构和各大公司都投入了大量的人力、物力进行研究，国内的各研究机构及生产厂商也都在物料位检测数字化上进行着积极的探索。由于煤仓内环境恶劣，结构比较复杂，而且防爆要求高，再加上传统的煤仓加料方式各种各样，煤仓煤位的监控检测一直是个难题。尽管都装有比较常用的一些测量装置，但由于介质还有环境比较复杂，这些测量装置在恶劣的环境下检测都是有一定的弊端的。一般存在的问题有测量的精度不够高，稳定性较差，维护工作量大，连续监测较困难。 所以研究一些更先进的测量方法是很有必要的。2.课题研究内容、研究目标、拟解决的关键问题在煤炭输送的过程中，煤仓是生产系统的缓冲和存储环节，发挥着均衡输送和存储的重要作用，所以监测煤仓煤位以保证燃料系统的正常运行和生产，起到了非常重要的作用。若不能及时掌握煤仓内的煤位情况，将会对正常生产造成严重的影响，煤仓作为煤矿生产的咽喉,其冒仓和空仓对于安全生产具有相当大的威胁。煤仓作为生产运行的中间环节，起着均衡输煤和储煤的作用，所以必须要对煤仓内的煤位进行实时准确 的监测，才能保证设备的安全高效的运行，提高经济效益，适应现代化生产管理的要求。基于对本课题的深入分析，并考虑到煤矿煤仓环境恶劣，阴暗潮湿，工作面充满煤尘，测量的时候会生一定的影响，监测装置必须满足防爆、防水、防潮、防碰砸、防腐蚀等特殊要求。因此就造成了传感器和检测装置选型和安装困难。因此，对信息的采集非常重要，所以对传感器的要求也就相对比较高。超声波是机械波的一种，可以再不通过的介质中以不同的速度传播，它的特征是频率高，因而波长短，绕射现象小。其最明显的一个特征是方向性好，能够成为射线定性传播。超身波在液体固体中衰减很小，所以穿透本领很强大，尤其是在对光不透明的固体中，超声波能够穿透几十米的长度，遇到杂质或分界面就会有显著的反射。本课题就将用超声波的回波测距原理来测量超声波探头（换能器）表面到物体之间的距离，换能器想物体表面发出超声波，物体表面反射回波，回波呗换能器转化为电信号超声波信号脉冲发送时间就收时间的综合与换能器到物体表面的距离成正比关系，通过计算就可以得知所需要测量的距离。现做出了如下的设计方案：利用STC89C51单片机作为煤仓煤位监控系统的主控制器，通过超声波传感器对煤位进行检测，通过回波测距的方法来采集信号。将测出的数字信号送达51单片机进行数据处理，当煤位低于设定的值或高于设定的值时，将会报警。本课题的研究内容就是煤仓煤位是实现控系统，即基于单片机的信号采集、处理、传输以及自动报警。研究的目标是利用单片机的最小系统以及其扩展电路进行多路数据的实时采集，并通过一定的软件和硬件措施来降低干扰，通过这个系统进行煤仓煤位监控监测的仿真。3.拟采取的研究方案及可行性分析本系统用STC89C51单片机采集信号，将采集到的数据输入给单片机，单片机进行数据的分析，如果高于或者低于给定的阈值，则报警模块启动并开始报警。当系统的煤位值高于或低于提前存储在单片机内的阈值时，单片机就会最先发出指令，切断采煤机的供电电源，同时在下位机产生语音报警，在矿井上的上位机也可以发出报警，报警指示灯会点亮，提醒井上的工作人员。 5.研究计划及预期研究结果学习煤仓煤位监测系统的基本知识，了解它的现状和发展动态，根据实际情况选择软硬件工具，提出设计方案，通过不断调试完善设计方案。本设计将以STC89C51单片机作为主控制器，对采集的数据局进行分析处理从而实现对整个系统的监控。5. 参考文献 1 柴钰.单片机原理及应用M.西安:西安电子科技大学出版社.2009.2.2 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M. 北京:北京航空航天大学出版社.2000.4.3 杨旭方.单片机控制与应用实训教程M.电子工业出版社.2010.5.4 阎石.数字电子技术基础(5版)M.高等教育出版社.2006.5.5 赵珂，高准确度超声波测距仪的研制.传感器技术，2003年第22卷第2期4 藏日章 基于AT89C51单片机的超声波测距系统.电气时代，2005年第7期5 牛余朋 基于单片机的高精度超声波测距电路.电子世界，2005年5期6 姜道连 用AT89C2051设计超声波测距仪. 维普资讯，编号：001217 胡萍 超声波测距仪的研制. 计算机与现代化，2003年第10期，编号:100622475 (2003) 1020054203 二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程 1.研究（设计）思路 针对现在市场一直存在对煤位监测的新型设备的需求，需要研制一种结构简单，价格低廉，适应性强抗干扰能力强的煤位监控系统。本文应用超声波回波测距原理对煤仓煤位进行监控及实现方法。设计的煤仓煤位监控系统。基于对煤仓煤位的控制系统的研究，模拟现场工艺流程，建造煤位监控系统框架;然后是传感器的选择，采用超声波测距传感器，该传感器的特点是测量精度高，抗干扰性强;2研究(设计)内容 本设计的内容主要包括单片机最小系统以及外围电路组成的对采集信号进行处理，基于对煤仓煤位的控制系统的研究，模拟现场工艺流程，构建煤位监控系统框架。 3.工作流程 图3基于单片机的超声波测距仪框图如图3所示。该系统由单片机定时器产生的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差t;根据公式计算出被测距离,由显示装置显示出来。4软件流程图和软件程序框图 主程序主要解决将距离信息通过传感器采集上来，送给单片机，并通过与事先存储到单片机里面的阈值比较，如果超限，将会启动报警子程序，产生报警，如果没有超限，则会返回，重新初始化后继续采集信号。其主程序流程如图4所示开始程序初始化信号采集子程序报警子程序煤位是否正常否是结束图4 说明：煤位是否正常的判断标准是提前设置好的。软件程序框图如图5 图55、本课题遇到的困难和问题： 1.单片机系统的设计； 2.外围电路的设计； 3.硬件元器件的选取； 4.软硬件结合的调试； 三、毕业设计(论文)工作进度安排1月04日-2月28日 见导师，分配任务，查资料3月01日-3月08日 开题工作，方案设计3月09日-4月24日 硬件焊接，软件编程，调试4月25日-4月30日 中期检查5月01日-5月19日 硬件软件整体调试5月20日-6月05日 完善设计，验收6月05日-6月15日 论文撰写 6月15日-6月20日 答辩指导教师评审意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目是否具有创新性指导教师签字:_ 年 月 日学院毕业设计(论文)指导委员会审核意见教学院长：_ （公 章）年 月 日