基于虛擬儀器技術的難動用礦產資源監測系統設計

摘 要：利用LabVIEW的虛擬儀器技術的優勢，將其應用在難動用礦產資源開采監測系統中。該監測系統集成了采集模塊、分析模塊、數據管理模塊和報表生成模塊及幫助五大模塊，實現了對開采過程數據的采集、分析及預警等功能。系統可靠且易操作，有助于安全生產的順利進行。

關鍵詞：礦山安全；虛擬儀器技術；監測系統；LabVIEW

1 概述

上世紀中期，我國采礦業在各個方面都有了快速的發展，極大推進了國民經濟的進步。隨著經濟的發展，礦產資源日趨緊張。對難動用礦產資源的開采可以有效緩解礦產資源的緊缺。當前大多數難動用礦產資源開采過程的監測主要采用傳統的監測手段，這種方法自動化水平低，誤差大，實時性也無法保證。與此同時，功能強大的LabVIEW虛擬平臺在礦山監測中的應用十分有限，有待推廣。

LabVIEW 功能強大、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開發平臺，應用于一般的數據管理、科學計算等方面應用程序的開發，其最大的優勢還在于測控系統的開發。基于此，文章利用Labview虛擬平臺開發出一套難動用礦產資源開采自動化實時監測平臺，實現生產數據的實時采集、實時分析，故障時及時報警，確保采礦生產的安全順利實施。

2 系統硬件構成

整個系統硬件主要包括傳感器、無線接收器、信號調理電路、數據采集卡和計算機五部分。傳感器將待測量信號轉化為電信號，再由無線接收器接收，經信號調理電路進行調理，然后經數據采集卡將信號輸入計算機，系統結構框圖如圖1所示。

3 系統軟件設計

以LabVIEW為開發平臺的監測系統是用戶用來操作設備，與設備進行通訊，輸入參數設置，輸出結果顯示的人機交互接口。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。整個系統程序結構圖如圖2所示。

用戶身份確認模塊主要是對用戶名與用戶密碼進行核對，完成對用戶輸入的用戶名與用戶密碼進行驗證，如正確則進入礦山監測系統主界面，否則重新輸入密碼。

該主界面具備采集模塊、分析模塊、數據管理模塊和報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部巖體應力數值等進行采集，這些數據是連續的并且不斷變化的，所以采用內觸發模式，利用NI DAQmx 實現數據的自動采集。

（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化為相應的應力值或位移值，并由此計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警值。

（3）數據管理模塊

數據管理模塊主要包括對采礦監測中過程數據查詢、數據刪除、數據回放、報表生成和報表查看，用戶可以通過該菜單對測試數據進行管理以及生成Word報表。這其中最關鍵的問題是如何選擇合適的數據庫確保該模塊的準確性、高效性。經過對幾種數據庫的對比分析，采用易于使用、高速的Microsoft ADO進行數據庫的訪問。

（4）報表生成模塊

在采礦過程中需要多個部門進行訊息交流，統一的報表格式有利于部門之間的信息交換，因此報表生成和查看功能是監測系統必不可少的。

（5）幫助模塊

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

4 結束語

利用虛擬儀器技術設計了難動用礦產資源監測系統，通過LabVIEW軟件編程的監測程序，用戶可方便實現對數據的采集、分析、顯示、預警等功能，整個操作簡單、安全可靠，使用成本低，具有較高的實際應用價值。

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