0、引言
通過設(shè)計分布式多傳感器系統(tǒng)．構(gòu)建一種能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的信息融合模型，將
帶式輸送機保護控制系統(tǒng)、軟啟動系統(tǒng)、自動張緊系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)等信息進行融合．利用虛擬儀器開發(fā)技術(shù)，最終實現(xiàn)帶式輸送機故障監(jiān)測與保護功能（輸送機跑偏、打滑、超速、斷帶、縱向撕裂、定子超溫等），并將數(shù)據(jù)級、特征級和決策級3級信息融合思想與智能化虛擬儀器系統(tǒng)的研究相結(jié)合，完成虛擬儀器開發(fā)研究．
1、系統(tǒng)功能分析及模型設(shè)計
LabVIEW提供了可視控件庫、基本信號處理（算法、子VI）庫和硬件驅(qū)動程序庫等。采用各種標(biāo)準(zhǔn)化的VI組件．極大地簡化了編程。LabVIEW平臺組建儀器的實質(zhì)是在后臺編程連線的同時，在系統(tǒng)中以解釋語言的形式保存了各單元的邏輯關(guān)系、計算數(shù)據(jù)和處理事務(wù)，得到相應(yīng)結(jié)果。在編程之前做好詳細(xì)的需求分析和計劃能節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)時間．并提高系統(tǒng)的靈活性、可展性、可維護性、可讀性以及代碼可重用性等。
通過充分調(diào)研，在考慮系統(tǒng)功能需求、性能需求、環(huán)境需求、可靠性需求、安全性需求、用戶界面需求等諸多因素情況下，設(shè)計其主要功能以及參與對象，進行模型設(shè)計，如圖l所示。其中，運行維護人員主要完成系統(tǒng)的實時監(jiān)控、日志查詢等工作，管理技術(shù)專家除完成運行維護人員的工作外．承擔(dān)系統(tǒng)配置、外部控制接口設(shè)置等工作。
通過了解測試任務(wù)，熟悉測試原理并分解到算法層面，用G開發(fā)各個功能分枝，連接各子VI組建完整的測試測量儀器，實現(xiàn)故障報警和自動控制功能。
2、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計
2.1動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)原理
動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要是由傳感器、信號采集系統(tǒng)、信號處理器系統(tǒng)、狀態(tài)顯示系統(tǒng)、驅(qū)動及報警系統(tǒng)組成．如圖2所示。傳感器檢測信號，信號采集系統(tǒng)將放大后的信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給信號處理器．信號處理器用控件軟件進行分析．判斷輸送帶運行狀態(tài)：在可調(diào)范圍內(nèi)時，驅(qū)動控制系統(tǒng)：當(dāng)出現(xiàn)較大系統(tǒng)極限，系統(tǒng)報警并停機，以防止重大安全事故發(fā)生。
2.2動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)流程設(shè)計
本文以帶式輸送機為例．介紹動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)流程設(shè)計。帶式輸送機糾偏裝置BCCD(Belt ConveyorCorrecting Device)能自動檢測輸送帶跑偏趨勢并隨時進行糾正或報警．使輸送帶始終運行于設(shè)定的范圍以內(nèi)，不偏離機架中心。糾偏辦法較多：通過調(diào)心托輥或設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的托輥系統(tǒng)可以實現(xiàn)糾偏．但糾偏效果不明顯或?qū)斔蛶p害較大：連桿式自動調(diào)偏裝置糾偏效果較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy。
根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗分析，輸送帶跑偏狀況主要分為正常運行狀態(tài)、可調(diào)跑偏狀態(tài)、極限跑偏狀態(tài)3種。
(1)正常運行狀態(tài)所有傳感器無信號輸出，即跑偏在許可范圍內(nèi)：
(2)可調(diào)跑偏狀態(tài)部分傳感器有信號輸出，經(jīng)過控制軟件判斷為可調(diào)跑偏，即發(fā)出相應(yīng)糾偏信號．并驅(qū)動BCCD系統(tǒng)，直至跑偏控制在許可范圍內(nèi)：
(3)極限跑偏狀態(tài)部分傳感器有信號輸出，經(jīng)過控制軟件判斷為極限跑偏．即發(fā)出報警，需要緊急停機．以防止重大事故發(fā)生。
根據(jù)上述需求分析．設(shè)計動態(tài)監(jiān)測程序設(shè)計流程如圖3所示．
3、虛擬儀器動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1硬件部分
硬件是VI工作的基礎(chǔ)，主要完成對被測信號的采集、調(diào)理、傳輸和測量結(jié)果的顯示。VI硬件主要由計算機（微處理器、儲存器和顯示器等）、信號調(diào)理器、ADC、DAC、數(shù)據(jù)采集器DAQ (Data Acquisi-tion)等部件組成。
(1)信號采集
傳感器選用E3F-DS5C2對射式光電開關(guān)，它是由結(jié)構(gòu)上相互分離但光軸相對放置的一對發(fā)射器和接收器組成。發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當(dāng)帶式輸送機跑偏時．輸送帶經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間．并且阻斷光線，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開并信號。
傳感器信號經(jīng)過預(yù)處理才能進行有效而準(zhǔn)確的變換．虛擬儀器需專門配置信號調(diào)理模塊，實現(xiàn)放大、轉(zhuǎn)換、濾波作用。
單片機選用AT89C2051．其程序設(shè)計包括查詢和通信兩大功能，前者是判斷PB口傳感器電平的高低，后者主要是響應(yīng)PC軟件請求，并將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機。
(2)單片機與計算機的通信
傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點通過CAN總線控制器SJA1000、收發(fā)器82C250等形成實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，計算機（上位機）通過串行接口發(fā)送數(shù)據(jù)．由電平轉(zhuǎn)換電路將RS-232電平轉(zhuǎn)換成單片機（主控單片機）可以接受電平信號，控制各傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，各節(jié)點采集完成后，通過CAN總線將采集結(jié)果傳給主控單片機，由它通過串行通信形式將結(jié)果傳遞給上位機．
3.2軟件部分
監(jiān)測中心是運行維護人員了解帶式輸送機工作狀態(tài)的主要渠道．通過對輸送機實時狀態(tài)監(jiān)測和記錄，實現(xiàn)帶式輸送機工作狀態(tài)過程控制。監(jiān)測面板是人機交互界面，是維護、管理人員獲取信息的操作窗口，利用LabVIEW虛擬儀器設(shè)計平臺能設(shè)計出一組界面友好、操作簡單、功能完善的虛擬面板。
(1)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)軟件是根據(jù)用戶應(yīng)用需求，通過調(diào)用硬件驅(qū)動程序在虛擬儀器開發(fā)環(huán)境下編寫的軟件。主要包括儀器面板控制、儀器驅(qū)動、1/0接口和數(shù)據(jù)分析處理4個部分。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
(2)數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)配置
數(shù)據(jù)采集模塊是帶式輸送機動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的子模塊，根據(jù)所選數(shù)據(jù)采集卡．編寫數(shù)據(jù)采集模塊程序．實現(xiàn)對采集通道等參數(shù)的設(shè)置．并通過對采集的參數(shù)分析，完成實時監(jiān)測工作：
(3)報警與控制設(shè)置
帶式輸送機動態(tài)監(jiān)測的子模塊包括輸送帶的工作狀態(tài)、托輥工作狀態(tài)等，當(dāng)輸送帶的跑偏及托輥工作狀態(tài)在可調(diào)范圍內(nèi)．根據(jù)數(shù)據(jù)采集分析結(jié)果，自動報警和實現(xiàn)控制功能：
(4)日志查詢
主要用于維護、管理人員用來查詢歷史信息．主要包括：系統(tǒng)運行信息、傳感器數(shù)據(jù)采集信息、值班記錄等，
4、結(jié)語
本文對帶式輸送機運行狀態(tài)監(jiān)測的虛擬儀器進行設(shè)計。主要工作包括：帶式輸送機動態(tài)監(jiān)測功能分析與模型設(shè)計：以帶式輸送機跑偏監(jiān)測為例．設(shè)計動態(tài)監(jiān)測技術(shù)方案．實現(xiàn)程序設(shè)計：完成虛擬儀器的硬件選型、虛擬面板設(shè)計。將多源信息融合技術(shù)與智能虛擬儀器系統(tǒng)研究相結(jié)合．完成虛擬儀器開發(fā)研究工作。長距離帶式輸送機的動態(tài)監(jiān)測采用虛擬儀器技術(shù)將極大地提升其自動監(jiān)測與控制技術(shù)含量，有較好的應(yīng)用前景。
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