探究井下煤尘浓度分析系统设计

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1、山东大学硕士学位论文井下煤尘浓度分析系统设计姓名：袁伟申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：隋青美20080418山东大学硕士学位论文摘要现今我国煤矿开采大多是地下作业，煤矿井下各作业点在生产过程中会产生大量煤尘颗粒。煤尘颗粒特有的性质决定了其具有很大的危害性：诱发职业性尘肺病、加速机械设备磨损、缩短精密仪器的使用寿命，甚至导致煤尘爆炸事故的发生。目前煤尘浓度的检测方法及设备无论在技术上还是在实际应用过程中均存在一些难以克服的弊端：一般采样方法检测到的为瞬时值，只能采集采样时、点的粉尘浓度，不能动态反映作业场所煤尘污染情况，缺乏代表性，过程繁琐，实

2、时性差且测量结果误差较大。本课题研究设计了一种专门针对煤矿粉尘的监测装置，并进行了相关的实验性测试。本课题来源于山东省信息产业厅项目“煤矿安全自动检测、监控及管理系统”。本装置以单片机系统作为主控制器，采用煤尘颗粒采集器、显微CCD图像传感器等部件作为探测器，在图像采集控制单片机的协调下，由探测器获取煤尘颗粒分布图像，并将图像经过SAA7111图像A／D转换芯片．币I：ITMS320VC5410系列DSP实现图像采集和压缩，再利用RTL8019AS以太网控制芯片和IPl75A光纤收发芯片，采用UDP协议通过光缆将压缩后的图像数据传输到地面监控中心，由主计算机解压缩

3、后通过专门的图像处理算法实现了煤尘浓度的计算和显示。煤尘采集器是本文的设计重点，先后提出两种不同的方案，在对比实验分析的基础上提出了抽气取样显微观测的新方案，该设计克服了传统煤尘浓度测量方案只能监控某点煤尘浓度的缺陷，使得采集结果更具代表性；采用多次测量取平均值，流动样品采集等方法减小测量误差扩大测量范围；DSP高速的图像压缩能力和数据传输的网络化大大增强了煤尘检测的实时性；全自动的工作方式，使得煤尘浓度监测实现真正意义上的“傻瓜"化；光电转换模块和光纤光缆实现了远程高速数据传输。本课题程序设计以与DSP和单片机等微处理器相关的程序设计为主，选择稳定高效的汇编语言

4、作为程序设计语言，实现了上电自举引导程序、SAA711l控制寄存器初始化程序、JPEG图像压缩编码程序和RTL8019AS远程DMA写程序。DSP汇编语言的JPEG图像压缩程序为核心程序。在算法方面，根据TMS320VC54lO系列DSP特殊的指令系统，对JPEG算法进行优化，使其能够充分利用DSP的硬件资源，减少了图像压缩处理的时间，提高了系统整体的实时性。山东大学硕士学位论文通过实验证明了本装置在线实时采集到的煤尘分布图像是合乎上位机图像处理算法要求的，经压缩后对煤尘浓度的计算也不存在影响。关键词：煤尘浓度；在线监测；CCD；图像压缩；光电转换II山东大学硕士

5、学位论文ABSTRACTNowadays，coalexploitationmostcarriedunderground．Thereislotsofcoaldustproducedduringtheproductioncourseinallcoalmine’Sworkingplaces．Thecoaldustgranule’Sprodigiousharmisdecidedbytheproperquality：seriouslyhurtingthecoalminers’healthbypneumoconiosis；acceleratingthemachineabras

6、ionandabridgingprecisioninstrument’Sservicelife；evencausingcoaldustexplosion．Notonlyintechnicallevelbutalsoinpracticalapplicationcourse，therearemanyinsurmountableproblemsaboutthemeasuringwaysandinstrumentsofthecoaldustincoalmine：thecommonsamplingmethodscanonlygetthecoaldust’Sinstantan

7、eousvalueatasamplingpoint．Sotheresultcan’tdynamicallyreflectthecoaldustpollutioninworkinglocationandisshortofintegralrepresentation．7Inaddition，thesamplingcourseisquitefussy,real-timeperformanceispoorandmeasurementerrorisbiggish．Thisresearchspeciallydesignedanewkindofminedustmonitorin

8、gdevi