0、引言
    通過設(shè)計(jì)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(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)、軟啟動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)張緊系統(tǒng)、故障檢測(cè)系統(tǒng)等信息進(jìn)行融合．利用虛擬儀器開發(fā)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)與保護(hù)功能（輸送機(jī)跑偏、打滑、超速、斷帶、縱向撕裂、定子超溫等），并將數(shù)據(jù)級(jí)、特征級(jí)和決策級(jí)3級(jí)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(jì)
    LabVIEW提供了可視控件庫(kù)、基本信號(hào)處理（算法、子VI）庫(kù)和硬件驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)等。采用各種標(biāo)準(zhǔn)化的VI組件．極大地簡(jiǎn)化了編程。LabVIEW平臺(tái)組建儀器的實(shí)質(zhì)是在后臺(tái)編程連線的同時(shí)，在系統(tǒng)中以解釋語(yǔ)言的形式保存了各單元的邏輯關(guān)系、計(jì)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(jì)劃能節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間．并提高系統(tǒng)的靈活性、可展性、可維護(hù)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(jì)其主要功能以及參與對(duì)象，進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，如圖l所示。其中，運(yùn)行維護(hù)人員主要完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、日志查詢等工作，管理技術(shù)專家除完成運(yùn)行維護(hù)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(cè)試任務(wù)，熟悉測(cè)試原理并分解到算法層面，用G開發(fā)各個(gè)功能分枝，連接各子VI組建完整的測(cè)試測(cè)量?jī)x器，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警和自動(dòng)控制功能。
2、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理
    動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由傳感器、信號(hào)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理器系統(tǒng)、狀態(tài)顯示系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及報(bào)警系統(tǒng)組成．如圖2所示。傳感器檢測(cè)信號(hào)，信號(hào)采集系統(tǒng)將放大后的信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給信號(hào)處理器．信號(hào)處理器用控件軟件進(jìn)行分析．判斷輸送帶運(yùn)行狀態(tài)：在可調(diào)范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)：當(dāng)出現(xiàn)較大系統(tǒng)極限，系統(tǒng)報(bào)警并停機(jī)，以防止重大安全事故發(fā)生。
2.2動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)
    本文以帶式輸送機(jī)為例．介紹動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)。帶式輸送機(jī)糾偏裝置BCCD(Belt ConveyorCorrecting Device)能自動(dòng)檢測(cè)輸送帶跑偏趨勢(shì)并隨時(shí)進(jìn)行糾正或報(bào)警．使輸送帶始終運(yùn)行于設(shè)定的范圍以內(nèi)，不偏離機(jī)架中心。糾偏辦法較多：通過調(diào)心托輥或設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的托輥系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)糾偏．但糾偏效果不明顯或?qū)�輸送帶損害較大：連桿式自動(dòng)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(chǎng)經(jīng)驗(yàn)分析，輸送帶跑偏狀況主要分為正常運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)所有傳感器無(wú)信號(hào)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(hào)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(hào)．并驅(qū)動(dòng)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(hào)輸出，經(jīng)過控制軟件判斷為極限跑偏．即發(fā)出報(bào)警，需要緊急停機(jī)．以防止重大事故發(fā)生。
    根據(jù)上述需求分析．設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示．
3、虛擬儀器動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1硬件部分
    硬件是VI工作的基礎(chǔ)，主要完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集、調(diào)理、傳輸和測(cè)量結(jié)果的顯示。VI硬件主要由計(jì)算機(jī)（微處理器、儲(chǔ)存器和顯示器等）、信號(hào)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(hào)采集
    傳感器選用E3F-DS5C2對(duì)射式光電開關(guān)，它是由結(jié)構(gòu)上相互分離但光軸相對(duì)放置的一對(duì)發(fā)射器和接收器組成。發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)帶式輸送機(jī)跑偏時(shí)．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(hào)。
    傳感器信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理才能進(jìn)行有效而準(zhǔn)確的變換．虛擬儀器需專門配置信號(hào)調(diào)理模塊，實(shí)現(xiàn)放大、轉(zhuǎn)換、濾波作用。
    單片機(jī)選用AT89C2051．其程序設(shè)計(jì)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(qǐng)求，并將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
    (2)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信
    傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)通過CAN總線控制器SJA1000、收發(fā)器82C250等形成實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）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(jī)（主控單片機(jī)）可以接受電平信號(hào)，控制各傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，各節(jié)點(diǎn)采集完成后，通過CAN總線將采集結(jié)果傳給主控單片機(jī)，由它通過串行通信形式將結(jié)果傳遞給上位機(jī)．
3.2軟件部分
    監(jiān)測(cè)中心是運(yùn)行維護(hù)人員了解帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)的主要渠道．通過對(duì)輸送機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和記錄，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)過程控制。監(jiān)測(cè)面板是人機(jī)交互界面，是維護(hù)、管理人員獲取信息的操作窗口，利用LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)能設(shè)計(jì)出一組界面友好、操作簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)、1/0接口和數(shù)據(jù)分析處理4個(gè)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(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)采集通道等參數(shù)的設(shè)置．并通過對(duì)采集的參數(shù)分析，完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作：
    (3)報(bào)警與控制設(shè)置
帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(dòng)報(bào)警和實(shí)現(xiàn)控制功能：
    (4)日志查詢
    主要用于維護(hù)、管理人員用來(lái)查詢歷史信息．主要包括：系統(tǒng)運(yùn)行信息、傳感器數(shù)據(jù)采集信息、值班記錄等，
4、結(jié)語(yǔ)
    本文對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的虛擬儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要工作包括：帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能分析與模型設(shè)計(jì)：以帶式輸送機(jī)跑偏監(jiān)測(cè)為例．設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方案．實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)：完成虛擬儀器的硬件選型、虛擬面板設(shè)計(jì)。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(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)采用虛擬儀器技術(shù)將極大地提升其自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)含量，有較好的應(yīng)用前景。
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