   
|
|
Керiвник: доцент Краснокутський В.А. Реферат склав: Гомозов О.В. Вступ На сьогоднішній день у вугільній промисловості нашої країни, а також інших країн, однією з гострих проблем є забезпечення безпеки робочих. Одній з основних причин аварій на шахтах є вибух метану, в результаті перевищення його концентрації в копальневій атмосфері. Для запобігання цьому на шахтах застосовуються автоматизовані системи безпеки, що фіксують і контролюючі стан копальневої атмосфери. Вживані на сьогоднішній день системи є морально, фізично і технологічно застарілими, не відповідними високим стандартам безпеки і відмовостійкості. Для їх заміни на сучасніші потрібні великі засоби, але фінансове положення шахт не дозволяє цього зробити. У моїй магистрськой роботі буде досліджена і спроектована нова система контролю копальневої атмосфери на основі цифрової фільтрації із застосуванням цифрових сигнальних процесорів. Показники цієї системи будуть сопоставіми з сучасними системами, але вона буде дешевша за них. А перевага перед застарілими буде в надійності, перешкодостійкості, швидкості, енергоємності, адаптується, універсальності, розширюваності, легкій настройці і експлуатації, малих розмірах кінцевого пристрою. Метою цієї роботи є поліпшення системи контролю копальневої атмосфери, заміна пристроїв на більш покращувані і підвищення безпеки в шахтах. Цілі і задачi роботи Метою цієї роботи є розробка практично-застосовного алгоритму аналізу копальневої атмосфери і застосування його на мікропроцесорному комплексі нового класу. Ця робота включає:
Практична цінність Дані дослідження і отриманий проект можуть бути використані як основа для реалізації у сфері безпеки в гірській промисловості, зокрема нові сумісні проекти МАКНДI і ДОННТУ в цьому напрямку, а також як приклад практичного застосування цифрової фільтрації. Огляд теми У шахтах Донбасу застосовується апаратний-програмний комплекс КАГИ, розроблений Макіївським НДІ (рис. 1), основною частиною якого є УПІ (пристрій прийому і перетворення інформації ), головною складовою якого є МСЬКУ (мікропроцесорного субкомплексу контролю і управління). 
Рис 1. КАГI МСЬКУ здатний отримувати і обробляти інформацію АС (автомата сигналізації), що знаходиться в шахті і знімаючого свідчення з 3-ех датчиків концентрації метану у вигляді високочастотних сигналів, після чого ця інформація потрапляє в ПЕВМ для подальшого аналізу. Для фільтрації цих сигналів застосовуються аналогові апаратні смугові фільтри. Вони налаштовані на частоти 14КГц, 20КГц і 26КГц, кожна з яких відповідає за стан одного з датчиків. При аварійності (перевищенні концентрації метану відмітки в 2,5%) ці сигнали починають модулюватися частотою 3-5Гц. Сигнали передаються по єдиному дроту, тим самим спостерігається їх накладення, крім того присутній сигнал в 1КГц для роботи телефонної лінії, а також сильні шуми і ослаблення інформаційних сигналів. Після фільтрації формуються дискретні (квантовані сигнали), які за допомогою блоків МСЬКУ обробляються, перетворюються і потрапляють в ЕОМ, якою управляє оператор і бачить ситуацію в шахті, ухвалюючи відповідні рішення. Умовна схема роботи системи представлена на рис.2. 
Рис 2. Умовна схема роботи КАГИ Умовні позначення: D1-D3 - датчики концентрації метану, AS- автомат сигналізації, MSKU - мікропроцесорного субкомплексу контролю і управління і пристрій прийому і перетворення інформації, РС - ЕОМ(термінал оператора). В результаті проектування отримаємо наступну схему, в якій замість МСКУ+УПИ стоятиме схема на основі сигнального процесора(DSP)+АЦП (рис. 3). 
Рис 3. Умовна схема роботи проектованої системи Аналогові фільтри достатньо складні пристрої. Вони вимагають настройки в процесі виготовлення і експлуатації. А також їм властиві наступні недоліки:
Ці недоліки приводять до зростання вартості виробництва і обслуговування аналогових систем, ускладнення технологічного процесу, погіршення показників системи. Використання цифрових систем обробки сигналів (ЦОС) дозволяє вирішити ці проблеми. Існують багато видів фільтрів, серед яких основні, - це фільтри БПФ, БIХ-фільтри і КIХ-фільтри. Моя робота присвячена можливості застосування останніх два і вибору якнайкращого варіанту для вирішення нашого завдання. На першій стадії проектування необхідно провести моделювання майбутньої системи, вибір необхідного фільтру і параметрів. Для цього була використана система MATLAB, за допомогою якої була розроблена утиліта для розрахунку і моделювання, представлена на рис. 4, де можна побачити один з експериментів з варіантом оптимальних параметрів. 
Рис 4. Утиліта розрахунку і моделювання системи в MATLAB Висновок В результаті моделювання системи, проведеного в MATLAB, були визначені параметри алгоритму цифрової фільтрації, досліджені нестандартні ситуації і розраховані попередні параметри системи, на підставі яких може бути вибраний процесор ЦОС, АЦП і інші необхідні елементи. Розроблені алгоритми і утиліти аналізу стану копальневої атмосфери можуть бути використані як прототипи для реалізації даної системи. Отримані результати говорять про те, що в цій системі можуть бути застосовані дешеві 16 розрядні процесори, ПЛМ і інші аналоги. Застосування цифрової фільтрації сигналів в даній системі дозволяють:
Лiтература
|
