基于虛擬儀器技術(shù)的難動用礦產(chǎn)資源監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：利用LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢，將其應(yīng)用在難動用礦產(chǎn)資源開采監(jiān)測系統(tǒng)中。該監(jiān)測系統(tǒng)集成了采集模塊、分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和報(bào)表生成模塊及幫助五大模塊，實(shí)現(xiàn)了對開采過程數(shù)據(jù)的采集、分析及預(yù)警等功能。系統(tǒng)可靠且易操作，有助于安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：礦山安全；虛擬儀器技術(shù)；監(jiān)測系統(tǒng)；LabVIEW

1 概述

上世紀(jì)中期，我國采礦業(yè)在各個(gè)方面都有了快速的發(fā)展，極大推進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源日趨緊張。對難動用礦產(chǎn)資源的開采可以有效緩解礦產(chǎn)資源的緊缺。當(dāng)前大多數(shù)難動用礦產(chǎn)資源開采過程的監(jiān)測主要采用傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，這種方法自動化水平低，誤差大，實(shí)時(shí)性也無法保證。與此同時(shí)，功能強(qiáng)大的LabVIEW虛擬平臺在礦山監(jiān)測中的應(yīng)用十分有限，有待推廣。

LabVIEW 功能強(qiáng)大、使用靈活，采用圖形化操作，這使得它的編程方式非常直觀。它不僅可以作為一個(gè)開發(fā)平臺，應(yīng)用于一般的數(shù)據(jù)管理、科學(xué)計(jì)算等方面應(yīng)用程序的開發(fā)，其最大的優(yōu)勢還在于測控系統(tǒng)的開發(fā)?；诖?，文章利用Labview虛擬平臺開發(fā)出一套難動用礦產(chǎn)資源開采自動化實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)分析，故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，確保采礦生產(chǎn)的安全順利實(shí)施。

2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

整個(gè)系統(tǒng)硬件主要包括傳感器、無線接收器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)五部分。傳感器將待測量信號轉(zhuǎn)化為電信號，再由無線接收器接收，經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理，然后經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡將信號輸入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

以LabVIEW為開發(fā)平臺的監(jiān)測系統(tǒng)是用戶用來操作設(shè)備，與設(shè)備進(jìn)行通訊，輸入?yún)?shù)設(shè)置，輸出結(jié)果顯示的人機(jī)交互接口。它不僅為用戶提供了儀器的虛擬界面，而且用戶可通過操作主界面上的菜單和各種控件。整個(gè)系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

用戶身份確認(rèn)模塊主要是對用戶名與用戶密碼進(jìn)行核對，完成對用戶輸入的用戶名與用戶密碼進(jìn)行驗(yàn)證，如正確則進(jìn)入礦山監(jiān)測系統(tǒng)主界面，否則重新輸入密碼。

該主界面具備采集模塊、分析模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和報(bào)表生成模塊和幫助五大模塊。

（1）采集模塊

在采集模塊中，需要對頂板、礦柱的位移大小及內(nèi)部巖體應(yīng)力數(shù)值等進(jìn)行采集，這些數(shù)據(jù)是連續(xù)的并且不斷變化的，所以采用內(nèi)觸發(fā)模式，利用NI DAQmx 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集。

（2）分析模塊

分析模塊主要完成對傳感器輸出信號的分析。首先將采集到的電信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力值或位移值，并由此計(jì)算出這些物理量的變化速率和及加速度，接下來判斷這些量是否超過預(yù)警值。

（3）數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊主要包括對采礦監(jiān)測中過程數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)回放、報(bào)表生成和報(bào)表查看，用戶可以通過該菜單對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行管理以及生成Word報(bào)表。這其中最關(guān)鍵的問題是如何選擇合適的數(shù)據(jù)庫確保該模塊的準(zhǔn)確性、高效性。經(jīng)過對幾種數(shù)據(jù)庫的對比分析，采用易于使用、高速的Microsoft ADO進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問。

（4）報(bào)表生成模塊

在采礦過程中需要多個(gè)部門進(jìn)行訊息交流，統(tǒng)一的報(bào)表格式有利于部門之間的信息交換，因此報(bào)表生成和查看功能是監(jiān)測系統(tǒng)必不可少的。

（5）幫助模塊

它用來顯示該測試軟件的版本，同時(shí)它還向用戶提供該測試系統(tǒng)軟件的使用說明，從而方便測試人員使用該軟件。

4 結(jié)束語

利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了難動用礦產(chǎn)資源監(jiān)測系統(tǒng)，通過LabVIEW軟件編程的監(jiān)測程序，用戶可方便實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、分析、顯示、預(yù)警等功能，整個(gè)操作簡單、安全可靠，使用成本低，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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