目前国内井下水泵电机多数采用传统的人工进行控制,即人工加继电器进行控制的方法。这种方法控制线路复杂,设备运行的自动化程度低,可靠性差,工人劳动强度大,应急能力差等缺点。针对当前国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展所遇到的实际问题,研制了基于ARM的煤矿井下水泵电机网络监控系统,不仅可以完成水位检测、轴温检测、流量检测、水泵起动、停止及其过程控制,而且还可以进行数据传输、处理等工作。它具有以下特点:水位实时在线检测与显示;水泵启动与停止控制;多台水泵实时“轮班工作制”;根据涌水量大小和用电“避峰就谷”原则,控制投入运行的水泵台数;与监控中心联网,实行集中控制。 本文所设计的监控系统由监控中心、监控终端和远程访问三部分组成,分别介绍了监控系统的硬件设计、电机保护算法设计、系统通讯网络的设计和监控系统软件的设计。 监控系统的硬件设计主要针对监控终端的硬件设计,它采用S3C440X作为监控终端的处理芯片。根据监测的主要参数如水泵电机电流、电压、水泵开停状态、电机温度、井底水仓水位、水泵出口流量的实际特点,通过ARM芯片的快速处理运算能力,实时计算出水泵的三相有功功率和无功功率、功率因数等参量,井底水仓的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相电压和电流准确值。把处理运算的结果通过以太网传到监控中心进行存储、显示和打印,同时监控中心根据传上来的结果进行判断,然后根据判断的情况确定是否需要给监控终端发送控制命令。 电机保护算法设计方面,主要针对系统数据采集的特点,对相电流、相电压进行交流信号采样。对采样后的数据运用快速傅立叶变换(FFT)进行数值计算,获得了高精度的测量。 系统通讯网络的设计主要针对系统两层通讯网络的协议进行分析与设计。监控中心软件采用基于Basic的可视化的程序设计语言Visual Basic6.0进行开发。客户端利用计算机网络技术,使用B/S模式远程实现对系统运行数据的传输,以便可以查询实时数据和历史数据,实现资源共享。
上传时间: 2013-06-25
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我国是世界上设施农业面积最大的国家,设施面积占世界总面积的70-80%。目前国内设施温室应用的主要环境参数采控系统大多为进口产品,这些产品技术含量高,采控效果好,但相对价格较高,通常适用于现代化的大型或高档连栋温室。少数国产品牌无论技术水平还是采控效果均不甚理想,尤其缺少能够适用于我国常见的中小型日光温室的低成本智能采集控制装置。本文基于国家高技术研究发展计划(863计划)课题“设施农业精准生产技术系统构建与应用”,对设施温室环境和生物信息数据采集、传输、备份、调控问题进行了研究。 论文分析了目前国内中小型日光温室环境监控需求,提出并实现了一套网络型设施农业日光温室智能控制系统从硬件到软件的完整方案。主要研究工作如下: (1) 开发了面向常用环境信息传感器和生物信息传感器的数据采集模块,该数据采集模块具有可定制、可扩展的特点。 (2) 开发了基于CF卡的数据备份及存储模块,为实现现场数据的大容量存储和本地化自主控制提供了基础。 (3) 构建了传感器数据的局域传输网络和以太网络接口,满足了节点环境参数及视频信息宽带传输与温室集中监控的需要。 (4) 开发了面向中小型日光温室的可扩展核心设备管理模块,实现了在决策服务器支持下的环境参数本地自主调控。 (5) 移植了嵌入式操作系统、开发了设备驱动程序,使用户可以灵活方便地调用板载设备进行系统的二次定制开发。 (6) 对系统软件、硬件进行了模拟调试和现场实验,验证了系统在设施温室环境采控中的各项功能。 论文结构如下:首先分析了课题的研究背景、意义、研究现状和相应关键技术;然后在温室控制的需求分析上提出了智能控制系统的方案;接着给出了智能PAC系统子/主节点的硬件设计及实现,给出了基于U-BOOT与uClinux的智能PAC系统软件设计和驱动开发;其次设计了实验平台对智能PAC系统进行仿真调试和现场实验。论文最后展望了我国设施农业温室环境监控的发展。 现场实验表明,该智能PAC系统解决了日光温室环境和生物信息数据采集、传输、备份问题,并且具有可定制化、可编程、运行稳定可靠的特点,达到了预期的设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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本文在充分了解并分析温室监控技术及其配套设施发展现状的基础上,结合目前对温室作物长势诊断技术研究的需求,试图将嵌入式远程视频采集技术应用到温室监测中,综合利用现代电子技术、视频监测技术、网络技术,获取温室作物的生长状况、肥水需求情况以及病虫草害动态等信息的反应载体作物的生长图像,为作物生产管理者或管理决策者提供及时准确的图像数据信息,便于采取各种管理措施。本文的主要研究内容如下: 远程视频监测硬件系统的设计和测试。本系统的主控制器选用以Samsung公司的基于ARM920T内核的微控制器S3C2410A为主控芯片的核心板,它已经完成了最小系统的设计,并扩展了存储器,引出了相应的接口;视频获取设备选用基于中星微zc301p处理器的北大青鸟MPC-30B USB接口摄像头;在最小系统上扩展了USB通信接口、SD卡存储器接口、网络通信接口、液晶显示屏接口、以及JTAG仿真调试接口等;最后完成整个系统的焊接和测试。 嵌入式Windows CE.net操作系统的移植。针对本系统的特点对Windows CE.net操作系统进行裁剪,在Microsoft Platform Builder5.0集成开发环境下,定制一个适合本系统需要的操作系统;针对本硬件系统的特殊性编写相应的系统启动引导程序Bootloader;最后实现WindowsCE.net操作系统的移植和调试。 远程视频监测软件系统的设计和调试。首先给系统的各个外设和接口设计驱动程序,以保证它们能够正常工作,主要是视频采集摄像头驱动程序的设计和调试;在Embedded VisualC++开发环境下,设计视频采集、编码压缩、存储、本地显示和网络传输程序,并完成整个软件系统的调试。在Visual C++6.0开发环境下设计远程监测中心PC机的应用程序,通过网络接收远程传来的图像信息,并加以处理,实现图像信息的网络远程接收、显示、存储等处理工作。 整个软硬件系统联合调试运行结果表明,系统应用于温室作物长势视频图像远程监测是可行的,具有小巧便携、成本低廉、能耗较低等特点;系统采集到的图像信息基本上能够满足温室作物长势诊断研究的要求,具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-05-31
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自动开袋机是一种比较复杂的机电一体化缝纫机械,用于加工服装口袋,与常规手动开裁缝制口袋相比,具有高效率、高品质、高精度的优势,越来越受到服装厂青睐。自动开袋机控制系统的研究可满足市场对此的需求。 论文根据对自动开袋机的机械结构、电气系统、缝制过程及工艺实现进行分析,提出一种基于ARM9处理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系统的控制方案,随后进行了硬件设计、气动控制系统设计以及软件设计。系统的硬件电路部分,论文根据开袋机动作要求及处理器情况,进行了最小系统、电源模块、串口接口、I/O扩展接口、液晶屏显示接口等电路设计。气动控制系统部分,论文进行了满足动作要求的气动元件选型以及系统气动回路设计。系统的软件设计部分,分析了系统启动代码的实现方法,对WinCE操作系统进行定制,并基于EVC开发出应用程序(含用户图形界面)部分。论文最后,进行了系统调试工作,并对课题进行总结和展望。 论文设计的自动开袋机控制系统基于WinCE操作系统,人机界面简洁美观,操作方便,机器功能比较完善,性能好。在研究过程中,对传统的开袋机定位方式进行改进,软件方面考虑到优化性设计。
上传时间: 2013-04-24
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自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式,但有线难以满足自动气象站成本,维护,效率要求,随着通用分线无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟,因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象,以操作系统,计算机体系结构,编译原理,数据结构,软件工程等理论为基础,构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器,Linux为操作系统,应用程序进行数据收集,分析,处理,存储,并通过GPRS进行数据传输等功能,并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARMATMEL9263为硬件核心,以BENQ M23为GPRS模块,在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题,的公网固定IP方式组网方案,实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台,在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件,实现终端和上位机的连接,很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。 课题通过具体实验测试,各项性能指标已达到设计要求,成功地实现了远距离气象数据传输,为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。
上传时间: 2013-07-01
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随着科技的进步,视频监控系统正在向嵌入式、数字化、网络化方向发展。嵌入式视频监控系统充分利用大规模集成电路和网络的科技成果,实现了体积小巧、性能稳定、通讯便利的监控产品。 本文以S3C2410为核心硬件平台开发了基于嵌入式的远程视频监控系统,并对关键技术进行了论述和研究。首先给出了系统总体软硬件设计方案,针对本系统硬件对vivi进行了修改和移植,对编译和移植Linux内核以及制作YAFFS文件系统也做了深入的研究,重点讨论了在嵌入式Linux操作系统下开发USB接口摄像头驱动程序和利用linux提供的Video4Linux API函数实现视频数据采集,其次采用背景差法实现了对视频图像中运动目标的检测,然后通过MJPEG压缩算法实现了视频数据压缩,接着介绍了在Linux下基于TCP/IP协议的socket编程,实现了视频数据的网络发送。最后着重论述了嵌入式Web服务器的设计,编写了视频监控主界面程序,并实现了基于B/S模式的视频监控系统结构。 本系统采用模块化设计方法,使得设计更加简洁、高效,具有良好的扩展性和易用性,有利于系统升级。另外采用嵌入式的方法,系统成本较低,易于推广使用。
上传时间: 2013-04-24
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以德州仪器的CC2430/CC2431 为硬件核心,以Z-stack 为协议栈,设计了基于ZigBee技术的井下综合人员管理系统,实现了人员定位,井下环境监测,生产指令到达指定矿工等功能。
上传时间: 2013-06-30
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机械手是自动装配生产线上必不可少的设备,它可以模拟人手臂的部分动作,按预定的程序、轨迹和要求,实现抓取、搬运和装配等工作。在减轻人的劳动强度、提高装配质量和提高装配效率等方面,起到了积极的作用。本文基于ARM和FPGA嵌入式系统,开展了机械手控制系统的研发工作,实现了机械手的自动控制。 嵌入式ARM处理器,具有运行速度快、功耗低、程序设计灵活、外围硬件资源丰富等优点,但其普通输入输出口的高低电平变化周期最快只能到1微妙左右,不适合高速输入输出;FPGA芯片高速输入输出数据,时间可缩短至几十纳秒。通过ARM处理器和FPGA技术的有机结合,发挥各自的优势,使系统具有程序设计灵活、以太网通信、大容量存储、高速数据输山、低成本等特点,满足高速机械手自动控制的要求。 本文分析了ARM和FPGA系统,以及机械手控制系统的功能要求;设计硬件模块、接口电路;阐述了系统软件的设计过程,包括启动代码U—BOOT、操作系统μCLinux的移植;并介绍了如何利用便件描述语言VHDL来实现机械手逻辑控制。
上传时间: 2013-04-24
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矿井加暖系统在矿产、冶金、化工等工业中具有广泛的应用。课题组根据热效率、寿命、自动化程度等方面存在的问题,经过调查、分析和研究开发了一套新型矿用环保热风炉系统,该系统主要由数据采集系统、火焰监测系统和主机控制系统三部分组成。 数据采集系统,要对复杂的现场环境进行监测控制,是整个新型热风炉自动控制系统的关键。本文设计的数据采集系统由MSP430单片机、模拟量采集(A/D)、模拟量输出(D/A)、开关量采集、开关量输出、存储、通信接口及其他辅助电路组成,结构简单、机构可靠性高,使用寿命长,能够对系统的各种现场数据进行实时监测和控制,对于矿井的安全可靠生产具有重要的意义。
上传时间: 2013-04-24
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该课题通过对开放式数控技术的全面调研和对运动控制技术的深入研究,并针对国内运动控制技术的研究起步较晚的现状,结合激光雕刻领域的具体需要,紧跟当前运动控制技术研究的发展趋势,吸收了世界开放式数控技术和相关运动控制技术的最新成果,采纳了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比较新颖的、功能强大的、具有很大柔性的四轴多功能运动控制卡.该论文主要内容如下:首先,通过对制造业、开放式数控系统、运动控制卡等行业现状的全面调研,基于对运动系统控制技术的深入学习,在比较了几种常用的运动控制方案的基础上,确定了基于DSP和FPGA的运动控制设计方案,并规划了板卡的总体结构.其次,针对运动控制中的一些具体问题,如高速、高精度、运动平稳性、实时控制以及多轴联动等,在FPGA上设计了功能相互独立的四轴运动控制电路,仔细规划并定义了各个寄存器的具体功能,设计了功能完善的加/减速控制电路、变频分配电路、倍频分频电路和三个功能各异的计数器电路等,完全实现了S-曲线升降速运动、自动降速点运动、A/B相编码器倍频计数电路等特殊功能.再次,介绍了DSP在运动控制中的作用,合理规划了DSP指令的形成过程,并对DSP软件的具体实现进行了框架性的设计.然后,根据光电隔离原理设计了数字输入/输出电路;结合DAC原理设计了四路模拟输出电路;实现了PCI接口电路的设计;并针对常见的干扰现象,提出了有效的抗干扰措施.最后,利用运动控制卡强大的运动控制功能,并针对激光雕刻行业进行大幅图形扫描时需要实时处理大量的图形数据的特别需要,在板卡第四轴完全实现了激光控制功能,并基于FPGA内部的16KBit块RAM,开辟了大量数据区以便进行大幅图形的实时处理.
上传时间: 2013-06-09
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