监测监控系统原理及应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1监测监控系统的基本概念 1

1.2监测监控系统的分类与组成 1

1.2.1监测监控系统的分类 1

1.2.2监测监控系统的组成 2

1.3监测监控系统的主要性能指标 4

1.4监测监控系统的发展 6

1.4.1监测监控技术的发展 6

1.4.2控制策略与算法的发展 7

第2章 传感器技术 9

2.1传感器概述 9

2.1.1传感器组成与分类 9

2.1.2传感器的主要性能指标 10

2.2温度传感器 15

2.2.1 温度测量的主要方法 15

2.2.2 PN结温度传感器 15

2.2.3集成温度传感器 16

2.2.4光电温度计 18

2.2.5红外测温仪 19

2.2.6光纤温度传感器 20

2.3压力传感器 21

2.3.1压力传感器的类别与性能 21

2.3.2电感式压力（差压）传感器 22

2.3.3霍尔压力传感器 22

2.3.4集成压力（差压）传感器 23

2.4流量传感器 25

2.4.1流量测量方法 25

2.4.2超声波流量传感器 26

2.4.3卡曼涡街流量传感器 27

2.4.4激光流量传感器 28

2.4.5光纤流量传感器 30

2.5气体传感器 31

2.5.1半导体式气体传感器 31

2.5.2电化学式气体传感器 33

2.5.3固体电解质气体传感器 35

2.5.4接触燃烧式气体传感器 36

2.5.5光学式气体传感器 43

2.5.6高分子气体传感器 43

2.6固态图像传感器 44

2.6.1 CCD图像传感器 44

2.6.2 CMOS图像传感器 50

2.7开／停传感器 52

2.7.1 KGKT-C 10型开／停传感器 52

2.7.2 KGT 15型开/停传感器简介 53

2.8超声式物位传感器 55

2.9智能传感器概述 58

2.9.1智能传感器的概念 58

2.9.2智能传感器的组成与特点 58

2.9.3智能传感器的体系结构 60

2.9.4智能传感器的基本功能 62

2.9.5智能传感器的发展趋势 63

第3章 检测信号采集技术 65

3.1模拟信号的采集 65

3.1.1模拟信号的采样与量化 65

3.1.2模拟信号输入通道的一般结构 67

3.1.3信号调理电路 67

3.1.4多路转换模拟开关（MUX） 73

3.1.5数据放大器 75

3.1.6采样保持器 77

3.2 A/D转换器 78

3.2.1 A/D转换器的分类 78

3.2.2 A/D转换器的主要技术指标 79

3.2.3并行接口ADC 79

3.2.4串并行输出ADC接口 83

3.2.5串行接口ADC 86

3.2.6片内集成A/D转换模块 88

3.3脉冲信号的采集 91

3.3.1脉冲信号检测原理 91

3.3.2 51单片机用于频率测量 92

3.3.3 8098单片机用于频率测量 92

3.3.4 V/F转换 93

3.4开关量信号的采集 95

3.4.1开关量输入信号的调理 95

3.4.2光电耦合器 96

3.4.3开关量输入信号与光耦的连接 96

3.4.4开关量输入信号与CPU的连接 97

3.4.5数字量输入信号的采集 97

3.5虚拟仪器信号采集技术 98

3.5.1 VI的结构 99

3.5.2 VI的软件开发平台LabVIEW 101

第4章 数据通信技术 106

4.1数据通信基础 106

4.1.1数据通信系统的基本组成 106

4.1.2信道 106

4.1.3数据传输的形式 108

4.1.4串行通信 109

4.1.5差错控制 111

4.2数字信号的基带传输 113

4.2.1基带信号 113

4.2.2基带信号传输接口 114

4.3数字信号的频带传输 122

4.3.1数字信号的频带传输 122

4.3.2频移键控法FSK 122

4.3.3调制解调器集成电路 124

4.4数字信号的无线传输 126

4.4.1发射电路 126

4.4.2接收电路 127

4.4.3采用CC2400的收发器电路 128

4.4.4采用nRF24E2的发射电路 132

4.4.5蓝牙技术 135

4.4.6实现远程数据无线通信的一种方案 139

第5章 数据处理技术 140

5.1多传感器数据融合技术 140

5.1.1数据融合系统的建模 141

5.1.2层次化融合结构 148

5.1.3融合算法与分布式多传感器数据融合 149

5.1.4基于模糊理论的分布式一致性数据融合 153

5.2数字PID控制算法 158

5.2.1 PID控制原理 158

5.2.2数字PID控制算法 159

5.2.3数字PID控制器的参数整定 161

5.3模糊控制算法 163

5.3.1模糊控制原理 163

5.3.2模糊控制器设计 167

5.4人工神经网络及其应用 170

5.4.1概述 170

5.4.2人工神经网络基础 171

5.4.3神经网络在监测监控系统中的应用 175

第6章 测控网络技术 179

6.1测控网络概述 179

6.1.1测控网络在企业网络系统中的地位与作用 179

6.1.2测控网络与现场总线 181

6.1.3测控网络的特点 181

6.1.4测控网络的发展与标准化 182

6.2测控网络技术基础 183

6.2.1测控网络的节点 184

6.2.2测控网络的拓扑 184

6.2.3网络信道的访问控制方式 186

6.2.4网络互联 189

6.3具有代表性的现场总线 192

6.3.1 CAN总线 192

6.3.2 FF总线 196

6.3.3 LonWorks总线 199

6.3.4 PROFIBUS总线 201

6.3.5 HART总线 202

6.4以太网技术 203

6.4.1以太测控网络的组成及其特点 204

6.4.2以太网用于工业现场的关键技术 205

第7章 干扰及干扰抑制技术 209

7.1噪声与噪声耦合方式 209

7.1.1噪声与信噪比 209

7.1.2噪声源 209

7.1.3噪声的叠加 212

7.1.4噪声耦合方式 212

7.2干扰的种类 213

7.2.1模拟通道的常模干扰（NMN） 213

7.2.2模拟通道的共模干扰（CMN） 214

7.2.3数字通道的内源干扰 215

7.2.4数字通道的外源干扰 215

7.3常用干扰抑制技术 215

7.3.1屏蔽技术 215

7.3.2隔离技术 217

7.3.3浮置技术 219

7.3.4平衡电路 219

7.3.5滤波器 219

7.3.6接地技术 219

7.4干扰源的抗干扰措施 222

7.4.1抑制电源引入的干扰 222

7.4.2抑制机械触点产生的干扰 223

7.4.3屏蔽干扰源 224

7.5传输通道的抗干扰措施 224

7.5.1常模干扰的抑制 224

7.5.2共模干扰的抑制 225

7.6监测监控系统的抗干扰措施 229

7.6.1改善数字系统固有干扰的措施 229

7.6.2对数字线路的各种外源性干扰采取的措施 230

7.6.3各级别的抗干扰设计 230

7.7软件抗干扰 230

7.7.1数据采集误差的软件对策 230

7.7.2控制状态错误的软件对策 231

7.7.3程序跑飞的软件对策 232

第8章 监测监控系统的设计 233

8.1监测监控系统设计步骤及原则 233

8.1.1监测监控系统设计步骤 233

8.1.2监测监控系统设计原则 235

8.2监测监控系统总体方案的确定 235

8.2.1确定系统的结构 235

8.2.2选择传感器 236

8.2.3选择分站通道 236

8.2.4选择外围设备 236

8.3监测监控分站的设计 237

8.3.1监测监控分站设计方案的确定 237

8.3.2 KJF86N（16）型监测监控分站设计举例 238

8.4监测监控系统软件设计 244

8.4.1监测监控系统软件设计原则 244

8.4.2监测监控系统软件设计步骤 245

8.4.3程序设计方法 246

8.5组态软件 247

8.5.1组态软件的特点及设计思想 248

8.5.2组态软件的数据流 251

8.5.3使用组态软件的一般步骤 251

8.5.4 MCGS组态软件简介 252

8.6监测监控系统的防爆措施 256

8.6.1设计本安电路应注意的问题 256

8.6.2安全栅 256

8.6.3隔爆兼本安型电源 257

8.7监测监控系统的集成 257

8.7.1监测监控系统的集成 258

8.7.2监测监控系统集成的原则 259

8.7.3监测监控系统集成的方法 259

第9章 监测监控系统工程应用 263

9.1煤矿综合监测监控系统 263

9.1.1 KJ95N型煤矿综合监测监控系统的组成 263

9.1.2 KJ95N型煤矿综合监测监控系统主要技术指标 266

9.1.3 KJ95N应用举例 266

9.2矿井人员管理系统 268

9.2.1矿井人员管理系统组成 268

9.2.2矿井人员管理系统功能 270

9.2.3矿井人员管理系统特点 271

9.2.4矿井人员管理系统主要技术指标 272

9.3提升机变频控制系统 272

9.3.1提升机的速度图和力图 272

9.3.2调速原理和方法 272

9.3.3构成提升机变频控制系统的环节 273

9.3.4 PLC的程序流程 273

9.4煤矿瓦斯抽放监控及泵站自动控制系统 274

9.4.1煤矿瓦斯抽放监控及泵站自动控制系统组成 274

9.4.2煤矿瓦斯抽放监控及泵站自动控制系统功能 274

9.4.3煤矿瓦斯抽放监控及泵站自动控制系统工作原理 275

9.4.4煤矿瓦斯抽放监控及泵站自动控制系统主要技术指标 277

9.5风机在线监测系统 278

9.5.1风机在线监测系统的组成 278

9.5.2风机在线监测的主要内容与系统功能 278

9.5.3风机在线监测系统的主要技术指标 281

9.6煤与瓦斯突出实时诊断预警系统 281

9.6.1煤与瓦斯突出实时诊断预警系统的组成 281

9.6.2煤与瓦斯突出实时诊断预警系统的功能 282

9.6.3煤与瓦斯突出实时诊断预警系统的工作原理 283

9.7供水工程工业以太网监测监控系统 285

9.7.1供水工程工业以太网监测监控系统网络结构 285

9.7.2供水工程工业以太网监测监控系统的组成 286

参考文献 289