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西安科技大学 硕士生学位论文开题报告 研 究 生 学 号: 200906257 研 究 生 姓 名: 于 园 园 : 马 宪 民 : 模式识别与智能系统 年 级: 2009级 西安科技大学研究生部制 2010年10月30日填写 基于ARM7TDMI(-S)的智能型煤仓煤位检测与控制系统 1选题的背景及研究意义 选题背景 煤仓是煤矿生产运输系统中的一个重要环节。无论是井下生产系统还是地面生产系统，煤炭的装卸和储存一般都是通过煤仓来实现的。在实际生产中，因未能对煤仓煤位进行有效的检测，导致经常出现空仓满仓等不良工况，引起通风短路、炭块自由下落破碎、空仓装料损坏仓壁、满仓后堵死放煤口等严重问题的发生，严重制约煤矿生产系统的正常运行。 随着科学技术的发展，对煤仓料位的检测越来越向智能化发展，也越来越需要对其进行精准的检测，以提高工作效率。为了适应这种需要，越来越多的检测方法应运而生，但对于不同的环境，要求的条件也不一样，对于煤仓来说，因为其环境相对来说比较恶劣一点，这就对煤仓煤位检测方法的适应能力以及可靠性提出更高的要求。 对于煤矿井下的煤仓因空间所限，其直径一般在5m以下，深度在30m左右，深的也有达50m的，而且壁面很粗糙，由于灰尘需要煤的温度相当大，使壁面突出的部位粘上煤粉，时间一长更为突出，而且灭尘喷使环境湿度很大，在这样的环境中许多检测装置均无法正常工作。煤矿生产的现代化发展需要对煤仓的料位进行不间断的检测，以确保各个生产环节安全高效运转，故迫切需要一种简单易行、工作可靠的适用于井下煤仓的煤位检测装置。本文选用基于ARM图像处理的煤仓煤位检测系统，对煤仓煤位进行实时监控，已达到理想的效果。 1.2研究意义 目前国内大部分煤矿以及冶金企业中检测粉尘类料仓的料位采用较多的是超声波法、电容法和重锤探测法。超声波式料位测量装置精度高但价格昂贵，另据使用现场反馈信息，测量过程中，粉尘堵塞传感头的现象也时有发生，造成工作不可靠并带来一定的事故隐患；电容式料位测量的精度受环境影响很大，且转换电路复杂；重锤式料位探测虽然具有工作可靠、成本低、抗干扰能力强等优点，但也存在着电机控制过程复杂，制动不及时导致定位不准甚至重锤冲入料层的缺憾。 本文讨论的基于ARM的图像处理系统及其实时传输控制，较好地解决了上述问题。 2 国内外研究状况 2.1 国内研究状况 固体料位测量一直是个难题，很难有一个准确可靠的最佳测量方式。近年来，射频导纳、超声波、雷达、激光式物位计在测量固体物料上显示出各自特点，使固体物料料位的测量水平显著提高。但超声波式料位测量装置虽然精度高但价格昂贵，另据使用现场反馈信息，测量过程中，粉尘堵塞传感头的现象也时有发生，造成工作不可靠并带来一定的事故隐患；电容式料位测量的精度受环境影响很大，且转换电路复杂。 我国料位检测仪表起步较晚，主要原因是以前长期借助简单工具(如竹竿) 测量或者直接用人眼估测。因此，自动化水平较低。现在随着经济发展，自动化水平提高，对料位测量仪表的研制有所重视，国内生产料位计的厂家也越来越多，生产出的料位计性能各异，也存在着一些未解决难题。 我国到上个世纪60年代才有专业的物位仪表厂，当时由于国内需求不旺，因此企业规模都比较小，以生产机械型产品为主。随着国家经济的发展，工业自动化程度不断提高，自上个世纪80年代我国对物位仪表的需求猛增，据业内专家测算，2005年我国物位仪表总销售额约20亿元，今年仍将保持两位数增长。 　 但基于我国物位仪表工业基础薄弱的现状，国内过程自动化中所需的物位仪表有相当部分还依赖进口，特别是微波、超声、磁致伸缩等高端产品，以及机械型产品中的高压、高温及特殊材质的产品。其中电子型产品大部分是原装进口，一小部分则是进口关键件，由国内组装；机械产品则国内加工部分较多。 2.2国外发展状况 国外料位仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且开发了许多新的检测原理，主要有有超生波式，雷达式，电容式，核辐射式，阻旋式，冲击振动式，重锤式等料位计。 (1)超声波式料位计；超声波式料位计是利用声纳原理来测量料位的。超声波式和核辐射式料位传感器多为国外引进产品，如美国凯瑞公司和马格尼特公司的超声波式料位计，精度可达0．25级，德国E+H公司的DU212和DU21 3，最小盲区是0．7m，此范围以内不能使用，最远距离受声功率限制，只能测40m内的料位，具体做法是在贮仓顶部对着料面装有