矿井用巷道变形自动监测系统.doc

目 录 摘 要…………………………………………………………………………………3 前言 ……………………………………………………………………4 1.1 项目的提出及研究意义………………………………………………4 1.2 研究内容及目标………………………………………………………4 1.3 研究方案及技术路线…………………………………………………5 1.4 作品的特点与创新………………………………………………………6 1.5作品应用前景……………………………………………………………7 数据采集分析硬件部分设计………………………………………9 2.1 硬件的结构组成……………………………………………………………9 2.2 数据采集与处理电路设计……………………………………………………9 2.2.1 超声波距离测量电路设计……………………………………………9 2.2.2 DS18B20温度采集模块电路设计…………………………………12 2.2.3 压力传感器电路设计………………………………………………15 2.2.4 MCU（微处理器）主控部分电路设计……………………………18 2.2.5 电源部分电路设计………………………………………………19 2.3 RS485数据传输电路设计……………………………………………………21 2.3.1 RS485数据传输的特点……………………………………………21 2.3.2 TTL转RS485电路设计……………………………………………22 2.3.3 RS485集线器…………………………………………………………22 2.3.4 RS485-USB部分电路图……………………………………………23 2.4 GPRS模块电路设计………………………………………………………25 数据采集分析软件的设计………………………………………26 3.1 软件语言和平台……………………………………………………………26 3.2 软件总体设计实现………………………………………………………27 3.3 串口接口……………………………………………………………………28 3.4 用户界面………………………………………………………………………29 技术参数………………………………………………………………30 参考文献……………………………………………………………………………31 摘 要 巷道变形问题日趋严重，特别是巷道的大变形直接影响了矿业安全生产和经济效益，并严重危及了人身安全。目前的巷道变形监测技术仍采用普通方法，如收敛计测量、皮尺量测、手动激光测量等，这些监测手段不但耗时，又需要大量资金，而且还不能从根本上解决实时连续的监测并达到预警的目的，特别是不能实现自动传输与远距离通信的目的。本系统分多个站点，主要通过一系列的传感器对数据进行采集然后送入微处理器进行数据的初步加工处理并加上标示符以表明具体站点，将这些数据通过RS485总线传入计算机，计算机软件部分根据每组数据的标示符进行位置识别和数据处理，然后存入数据库。当发现危险情况时计算机将根据设定的程序向GPRS模块发送AT指令，GPRS模块接收到指令后将向设定的手机发送预警信息。监测时只需简单的通过软件的可视化界面参数选取或输入便可对数据采集、处理与电路的各功能模块进行控制，实现了软硬件的有机结合。本系统多站点能力强，数据传输距离远，操作简单，单个监测站点体积小、重量轻特别适用于各类矿山巷道工程的变形监测。 关键词：地下矿山 巷道围岩 变形监测 数据分析 远程多站点 前 言 1.1 项目的提出及研究意义 随着国民经济的大力发展和矿产资源的不断消耗，容易开采的矿产资源正在日益减少，于是人们正在向深部或地质条件复杂的环境中寻找矿产资源，随之而来的矿山巷道围岩变形问题也日趋突出。巷道围岩的大变形不但增加了大量维修成本和工程量，严重影响了矿山的开采率和生产进度，而且给工人人身安全带来巨大威胁，也严重影响了企业和国家的形象。 因此，设计一种能够有效的实时监测，并为管理人员和工程技术人员提供预警信息的监控与预警系统，对巷道围岩的安全状态进行正确的评估，并调整相应的支护参数和提高巷道的稳固性具有重要的作用。并且对于避免安全事故的发生，促进国民经济的发展具有重要的意义。 1.2 研究内容及目标 本作品旨在设计一种成本低廉、操作简单、自动化程度高、可以实时监测、分析巷道等地下工程围岩收敛状况的矿井用巷道形变监测系统。它由传感器部分、数据采集分析硬件装置、多站点远程数据传输部分、GPRS模块部分、计算机软件单元组成。传感器部分由位移传感器，DS18B20温度传感器、压力传感器三部分组成。数据采集分析硬件装置由单片