矿井提升容器纵向振动在线监测系统设计.doc

摘要：生产设备的运行状态监测是煤矿企业安全生产重要保障。其中矿井提升机是煤炭生产中机电液一体化的大型机电装备，承担着提升煤炭和运送工人的重任，被称为“矿井的咽喉”。该课题对矿井提升容器振动监测系统的研究，主要是通过检测提升容器的纵向振动来达到安全监测的目的，具备重要的实际应用价值。

通过了解国内外相关人员的研究成果，分析比较其使用的技术方案，最后决定采用以单片机作为微处理器结合无线通讯技术开发传感器监测系统的方案。该系统具有体积小、功耗低、精度高、通信距离远、数据处理能力强、能够实时监测的优点。

总体设计上，监测系统使用压电式加速度传感器测量振动数据，然后经过STM32单片机处理并使用无线数传模块进行无线数据传输，最后使用Labview软件进行数据的图像化显示和频谱分析。

监测系统设计主要分为硬件设计和软件设计两部分。硬件设计主要内容是硬件选型和电路设计。硬件选型包括传感器、单片机和通讯芯片的选型。电路设计使用Altium Designer 软件进行设计，重点是采集电路和无线通信电路的设计；软件设计部分主要是单片机的程序设计和上位机程序的设计。单片机程序的重点是实现数据采集和无线通信功能，而上位机程序要实现数据显示和分析功能。

该课题设计的监测系统基本实现矿井提升容器在线监测所需要的功能，是煤矿安全生产的重要保障。该监测系统的应用领域宽广，可以通过改变系统中硬件的选型，来灵活适用于其他需要进行振动监测的场景中，更好地服务于人民的生产生活。

关键词：提升容器；振动监测；硬件设计；软件设计；无线通讯

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪  论-1

1.1研究背景与意义-1

1.2国内外研究现状-1

1.2.1 矿井提升机监测研究现状-1

1.2.2 监测系统发展现状-2

1.3研究方案与内容-4

1.4本章小结-7

第二章 监测系统总体设计-8

2.1 系统总体设计-8

2.2系统需求分析-9

2.3本章小结-10

第三章 监测系统硬件设计-11

3.1 数据采集部分硬件设计-11

3.1.1传感器选型-11

3.1.2 采集电路设计-13

3.2数据转换与发送部分硬件设计-16

3.2.1 单片机选型-16

3.2.2 单片机系统电路设计-18

3.2.3 数据结构与通讯协议设计-21

3.2.4 无线通讯模块选型-24

3.2.5 无线通信电路设计-25

3.3 数据接收部分硬件设计-28

3.4 电源设计-29

3.5 本章小结-30

第四章 监测系统软件设计-31

4.1单片机程序设计-31

4.1.1 下位机程序设计-31

4.1.2 中继点程序设计-38

4.1.3 接收端程序设计-42

4.2 上位机程序设计-46

4.2.1 Labview简介-46

4.2.2 Labview前面板设计-47

4.2.3 Labview程序框图设计-47

4.3 本章小结-51

第五章 总结与展望-52

5.1 总结-52

5.2 未来展望-52

参考文献-53

致  谢-55

附  录-56