一種基于labview的礦難檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦難事故領(lǐng)域，具體地涉及一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦難頻發(fā)，形勢(shì)嚴(yán)峻，煤礦安全問(wèn)題已構(gòu)成威脅我國(guó)煤礦生產(chǎn)的隱患。尤其是現(xiàn)階段小煤礦安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀具有普遍性，據(jù)此需采用信息化技術(shù)來(lái)加強(qiáng)我國(guó)煤礦生產(chǎn)安全，減少生產(chǎn)事故的發(fā)生。
[0003]現(xiàn)在的研究基本上基于礦井人員檢測(cè)，是預(yù)防礦難發(fā)生的，對(duì)于已發(fā)生礦難后，人員營(yíng)救方面的研究還甚少。而災(zāi)難發(fā)生后搶險(xiǎn)救災(zāi)的不力暴露出目前監(jiān)控系統(tǒng)的弊端:監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)入井人員管理困難，井上人員難以及時(shí)掌握井下人員的動(dòng)態(tài)分布及作業(yè)情況，一旦事故發(fā)生，對(duì)井下人員的搶救缺乏可靠信息，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率低，效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)上述對(duì)井下人員的搶救缺乏可靠信息，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)效率低的問(wèn)題，提出了一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)；本發(fā)明將LABVIEW應(yīng)用于礦難檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并結(jié)合MATLAB的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，利用空間定位算法，確立檢測(cè)出遇難人員的位置；使得整個(gè)系統(tǒng)框架更加可靠和簡(jiǎn)潔有效。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)采集系統(tǒng)、路由器、上位機(jī)處理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)保存模塊、信號(hào)發(fā)送模塊；所述傳感器組包括傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3 ;所述上位機(jī)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集保存模塊、文件解析模塊、信號(hào)分離算法模塊、信號(hào)分析處理模塊。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述傳感器組由3個(gè)圓形的空間節(jié)點(diǎn)組成，分為傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3共同連接到信號(hào)調(diào)理模塊，所述信號(hào)調(diào)理模塊連接信號(hào)保存模塊，所述信號(hào)保存模塊連接信號(hào)發(fā)送模塊。
[0009]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述信號(hào)采集系統(tǒng)與上位機(jī)處理系統(tǒng)之間通過(guò)路由器連接在一起，進(jìn)行通信。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)采集保存模塊連接文件解析模塊，所述文件解析模塊連接信號(hào)分離算法模塊，所述信號(hào)分離算法模塊連接信號(hào)分析處理模塊。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明介紹并設(shè)計(jì)了基于LABVIEW (—種圖形化設(shè)計(jì)語(yǔ)言)的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，礦難檢測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)采集系統(tǒng)、路由器、上位機(jī)處理系統(tǒng)；其中信號(hào)采集系統(tǒng)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)保存及信號(hào)傳送，上位機(jī)處理系統(tǒng)則由數(shù)據(jù)采集保存、文件解析、信號(hào)分離及信號(hào)分析處理模塊構(gòu)成。
[0013]此外，本發(fā)明借助于LABVIEW與MATLAB的混合編程技術(shù)，提高了對(duì)聲信號(hào)處理能力。同時(shí)，在LABVIEW中應(yīng)用了狀態(tài)機(jī)的原理，使得整個(gè)系統(tǒng)框架更加簡(jiǎn)潔有效。本發(fā)明利用LABVIEW為工具設(shè)計(jì)的虛擬儀器軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)礦難檢測(cè)系統(tǒng)的主要上位機(jī)處理數(shù)據(jù)功能。并結(jié)合MATLAB的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能對(duì)定位算法的進(jìn)行研究分析和仿真，確定聲源位置。做到了把握科技研究前沿，算法的實(shí)現(xiàn)上有創(chuàng)新性，性能上有可靠性，應(yīng)用領(lǐng)域有實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)的軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。其中包括信號(hào)采集系統(tǒng)、路由器、上位機(jī)處理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)保存模塊、信號(hào)發(fā)送模塊；所述傳感器組包括傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3 ;所述上位機(jī)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集保存模塊、文件解析模塊、信號(hào)分離算法模塊、信號(hào)分析處理模塊。
[0017]本發(fā)明所述傳感器組由3個(gè)圓形的空間節(jié)點(diǎn)組成，分為傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3 ;所述傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3共同連接到信號(hào)調(diào)理模塊，所述信號(hào)調(diào)理模塊連接信號(hào)保存模塊，所述信號(hào)保存模塊連接信號(hào)發(fā)送模塊。所述信號(hào)采集系統(tǒng)與上位機(jī)處理系統(tǒng)之間通過(guò)路由器連接在一起，進(jìn)行通信。所述數(shù)據(jù)采集保存模塊連接文件解析模塊，所述文件解析模塊連接信號(hào)分離算法模塊，所述信號(hào)分離算法模塊連接信號(hào)分析處理模塊。
[0018]所述信號(hào)采集系統(tǒng)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)保存及信號(hào)傳送。為實(shí)現(xiàn)空間定位算法，傳感器組由3個(gè)圓形的空間節(jié)點(diǎn)組成:傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中依據(jù)空間3維結(jié)構(gòu)，在XYZ軸上各有一個(gè)信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)到達(dá)各個(gè)位置的時(shí)間差，并由3個(gè)節(jié)點(diǎn)分別確定自己獨(dú)立的聲援源位置，綜合3次定位進(jìn)行誤差分析處理，最終確定聲援位置。進(jìn)行打包保存，并通過(guò)路由器將信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行分析處理。該模塊最主要解決及難點(diǎn)問(wèn)題是信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)統(tǒng)一問(wèn)題，為后續(xù)基于到達(dá)時(shí)間差(TDOA)的聲源定位延時(shí)估計(jì)算法的準(zhǔn)確性做好準(zhǔn)備。上位機(jī)處理系統(tǒng)則由數(shù)據(jù)采集保存、文件解析、信號(hào)分離及信號(hào)分析處理模塊構(gòu)成，解決層級(jí)處理的功能一致性問(wèn)題，本發(fā)明是基于LABVIEW的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)分布處理實(shí)現(xiàn)的。
[0019]本發(fā)明軟件設(shè)計(jì)方面采用LABVIEW搭建了該系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，提供了良好的計(jì)算機(jī)用戶圖形操作界面；針對(duì)聲信號(hào)的特點(diǎn)，搭建了濾波器、頻譜分析等處理單元，具有較強(qiáng)的聲信號(hào)處理能力。此外，還將LABVIEW和MATLAB混合編程技術(shù)應(yīng)用于聲信號(hào)處理，能達(dá)到更好的處理效果。軟件的橫向模塊由數(shù)據(jù)采集保存、文件解析、信號(hào)分離及信號(hào)分析處理模塊構(gòu)成。
[0020]本發(fā)明信號(hào)分析處理模塊包括很多數(shù)據(jù)分析功能，包括基本的濾波器等經(jīng)常應(yīng)用的信號(hào)處理單元的整合，方便應(yīng)用。
[0021]結(jié)合圖2闡述其工作過(guò)程為:系統(tǒng)初始化，各顯示控件及存儲(chǔ)控件數(shù)據(jù)清除，等待選項(xiàng)卡的兩種數(shù)據(jù)輸入模式的選擇(為了系統(tǒng)的分析處理的兼容性，分別包括空間矢量信號(hào)文件輸入數(shù)據(jù)模式和單通道信號(hào)錄制數(shù)據(jù)模式)。本發(fā)明總礦難檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用輸入選項(xiàng)卡是空間矢量信號(hào)文件輸入模式，進(jìn)而將接收到的信號(hào)采集模塊的信號(hào)文件根據(jù)傳感器組別編號(hào)，進(jìn)行分組件解析，每次解析同組的3個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行零點(diǎn)比較及核實(shí)，確定數(shù)據(jù)的有效性，時(shí)間戳的起始時(shí)間一定要相同。運(yùn)用多重自相關(guān)算法驗(yàn)證目標(biāo)信號(hào)(應(yīng)用固定頻率脈沖敲擊信號(hào))的存在性。如果此節(jié)點(diǎn)采集的信號(hào)包括目標(biāo)信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)分離的處理，分離出有用的信號(hào)，降低信噪比。最后就是應(yīng)用信噪比較高的信號(hào)進(jìn)行空間定位，確定聲源位置。在任何過(guò)程中，各個(gè)通道的頻率譜都會(huì)實(shí)時(shí)的跟蹤顯示，方便了解各組信號(hào)的頻率特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)采集系統(tǒng)、路由器、上位機(jī)處理系統(tǒng)；其特征在于:所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)保存模塊、信號(hào)發(fā)送模塊；所述傳感器組包括傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3 ;所述上位機(jī)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集保存模塊、文件解析模塊、信號(hào)分離算法模塊、信號(hào)分析處理模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器組由3個(gè)圓形的空間節(jié)點(diǎn)組成，分為傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3共同連接到信號(hào)調(diào)理模塊，所述信號(hào)調(diào)理模塊連接信號(hào)保存模塊，所述信號(hào)保存模塊連接信號(hào)發(fā)送模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)采集系統(tǒng)與上位機(jī)處理系統(tǒng)之間通過(guò)路由器連接在一起，進(jìn)行通信。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集保存模塊連接文件解析模塊，所述文件解析模塊連接信號(hào)分離算法模塊，所述信號(hào)分離算法模塊連接信號(hào)分析處理模塊。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于LABVIEW的礦難檢測(cè)系統(tǒng)，將LABVIEW應(yīng)用于礦難檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并結(jié)合MATLAB的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，利用空間定位算法，確立檢測(cè)出遇難人員的位置；使得整個(gè)系統(tǒng)框架更加可靠和簡(jiǎn)潔有效。包括信號(hào)采集系統(tǒng)、路由器、上位機(jī)處理系統(tǒng)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)保存模塊、信號(hào)發(fā)送模塊；所述傳感器組包括傳感器組1、傳感器組2、傳感器組3；所述上位機(jī)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集保存模塊、文件解析模塊、信號(hào)分離算法模塊、信號(hào)分析處理模塊。
【IPC分類】E21F17/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105525949
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410561281
【發(fā)明人】祁艷
【申請(qǐng)人】祁艷
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2014年10月21日