关于矿山产量数字化远程监测仪设计.docVIP

关于矿山产量数字化远程监测仪设计 　　摘要：本文介绍了矿山产量数字化远程监测仪对煤矿产量监测的意义，并对其组成及主要电路的作用进行了详细的介绍。 　　关键词：称重传感器、GPRS、CPU 　　Design on digital remote monitoring from the mine 　　Multicipal engineering management bureau in Zhengzhou Jingqian 　　Abstract: this paper introduces the meaning based on digital remote monitoring from the mine and its composition and main circuit function in detail. 　　Keywords: weighing transducer, GPRS, the CPU 　　1．引言 　　1.1背景 　　 目前中小煤矿产量控制方面比较混乱，管理部门和税务部门只能大概估算产量，与实际产量差别很大，使国家资源的开采无法控制，相关税种流失严重。因此，需要有一套设备对矿井产量进行监测，以便于中小煤矿的管理和税收控制。 　　1.2设计目的 　　 系统的设计目的主要是为税收部门和管理部门提供中小煤矿较为准确的煤矿产量数据，使税收部门和管理部门可以客观的了解各煤矿的生产状况，以便于更好的控税和管理。 　　 1.3 专业术语 　　称重传感器：能把物理量转变成便于利用的电信号的器件 　　 GPRS：能把数据以无线的方式传到因特网上的技术方式 　　2. 主要功能 　　 2.1 对本地状态数据监测实时采集 　　 2.2 系统断电、故障报警 　　 2.3 系统超载报警 　　 2.4 可以处理单筒和双筒绞车的提升测重； 　　 2.5实时数据存储一个月 　　 2.6存储内容：月累计提升次数、月累计提升重量 　　 2.7 实时数据通过GPRS发送 　　3. 系统结构 　　3.1实现原理及框图 　　 矿山产量数字化远程监测仪由主控板、GPRS模块、显示、键盘、电源等组成，基本原理框图如图一，称重传感器信号经过变送器后变成4-20mA的标准电流信号，经过电路I/F变换，将脉冲送入计数器，最后进入CPU数据总线。CPU根据脉冲多少最后再换算成相应的重量，这样就完成了一次测量。然后通过GPRS模块连接GPRS网络，将测量数据发送到数据中心。 　　 由于该设备实际使用方是税务部门或者相关主管部门，对于矿端没有多少实际使用价值，所以现场没有显示和按键，显示和按键设计成一块小板，便于参数的输入，输入完毕，将小板???下。 　　 　　 　　 　　 图一 　　 　　3.2采集装置结构如下（图二） 　　 　　 　　 　　 图二 　　 如图二所示，传感器结构设计成平面双剪切结构，上下端面用螺纹结构与轴座及承载工字钢（或者槽钢）连接，考虑水平侧向力的问题处理，连接面积设计足够大，螺丝规格的选用要满足强度要求。考虑通用性要求，可在传感器上下连接处加过渡连接板，尺寸可以根据不同的轴座尺寸设计。 　　 采用的传感器采用激光焊接密封工艺，防护等级可以达到IP67,工作环境温度能达到-30℃到+70℃，确保能在室外环境长期使用。传感器量程的设计可根据安装的具体要求选用，考虑到长期的稳定性，实际承重重量为传感器量程的20%~30%为宜。 　　 重量变送器是标准电流输出型，20V供电，4-20mA输出，量程可以根据具体情况选用。在这里通过I-f变换，将电流转换为频率，范围10000-50000Hz,即4mA输出时，频率为10000 Hz，20mA输出时，频率为50000 Hz，大于20mA时，按比例输出，但有一定限度。最后由计数器对脉冲进行计数，CPU从数据总线读出脉冲。 　　 可以进行I-f变换的电路有很多。由于要求的精度不高，低成本的LM331成为首选 　　 LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，因而具有极佳的温度稳定性，最大温漂为 　　５０ｐｐｍ／℃，同时该器件的脉冲输出可与任何逻辑形式兼容；可单、双电源供电，电压 　　范围为５～４０Ｖ；满量程范围１Ｈｚ～１００ｋＨｚ；最大非线性误差为０．０１％。 　　 下图为基本的LM331外围电路（图三）： 　　 　　 　　 　　 图三 　　 上图2中的电容Ct是充放电电容，对电路稳定起决定作用，在实际应用中需要稳定性好的电容，如涤纶电容等。 　　 重量计算公式： 　　重量=(f2-10000)*lc2/40000； 　　f2 ：输出频率； 　　lc2：称重传感器量程； 　　 电源设计介绍：电源设计采