一种矿用电铲智能称重系统的研究

在露天矿 山的开采过程中，其采装运输作业主要是电铲挖掘，然后装入载重汽车运往矿仓 ，由于在矿装运输作业过程中，都没有在线计量装置 ，因此对电铲司机和运输司机的工作量考核只能以车次计量。这使得操作人 员为夸大产量 .人为造成车辆经常性的处于欠载状况，导致人工、油料、轮胎的白白浪费，使得装运效率低下，成本增高。同时为避免超载所隐含的安全责任。

1 本课题的理论依据牛顿第二定律 Fma。首先分析矿用电铲 的结构及运动规律，然后结合动力学知识分析作用在铲斗上的各个力及变量 ，对这些力和变量选择合适的传感器去检测，最后应用牛顿第二定律求出矿物的质量也即重量。

其 实现方法是通 过单片机即 AT89C52进行数据 的修稿 日期 ：2012-12-04作者简介 ：程秀玲 (1980-)，女，硕士，讲师。研究方向智能控制；单水维 (1980-)，男，硕士，工程师。研究方向新材料的开发及应用。

获取 ，而由 PC机进行数据 的处理。AT89C52控制各个传感器定时去采样力或变量的值，而后把采集回来的数据通过 串行 口发送给 PC机 ，由 PC机对数据进行处理。

AT89C52上的实现 ：控制传感器采集数据，传感器有模拟的和数字的，采 回来的数据都要首先经过信号处理 ，然后再进入单片机 AT89C52或者是 AT89C52扩展的外部 I/0口8255。由于 AT89C52的运算能力低 ，所以把 采集 的数据 通过 串行 通信 方式 传送 给 PC机 。

AT89C52除 了实现通信功 能外 ，还增加-些 附加 的功能 ，如针对-些矿山 勺杆射出”的故障 ，实现了限位报警功能 ；用 X25045芯片实现看 门狗 、电压监控 、数据保存 的功能 ；另外还扩展 了 LCD显示器 ，显示 由 PC机传过来的数据。

PC机上的实现 ：在 PC机上应用 Visual C语言实现了通信功能，即接收和发送数据；对数据进行处理：把结果进行显示、存储和打印等。

2 界面的实现2.1 开始界面我们应用 Visual C语言来编写程序，采用单文档/视图结构 ，当开始执行程序的时候 .首先 出现的是-个153·测试与控 制·视 图界面 ，如图 1所示 .从图中可以看到所定义的菜单项 。菜单栏 中菜单项 的显示顺序依次为：文件 、查看 、开始、调试 、-车(快捷键为 Ctrl0)、查询数据、打印数据。

我们点击菜单栏上的 开始”菜单项 ，则进入其所对应的消息处理函数中，即 开始”程序拈，其程序拈所实现的功能为：(1)弹出-个对话框，在对话框里填写操作员的编号 、姓名。

(2)当输入完以后 ，单击确定按钮后则启动定时器(设置定时器 的功能 ：PC机定时给 AT89C52发信号 ，通知其采样并发送数据 )。

弹出对话框的样式如图 2所示 ，在对话框里输入操作人员的编号和姓名。

图 2 对话框界面输入完成后 ，单击确定按钮 ，则弹出显示界面 ，同时定时器开始计时，PC机与 AT89C52的连接如图 3所示。

1.计数器 TO所计算的数2 74169 1的Q0-Q3的输出3从 X25045中读出并计算过程的值4计数器 Tl所计算 的数574169- 2的QO-Q3的输出6从 x25o45中读出并计算过程的值角度长度7MD的输 出值 - - 力 F的值图3 PC机与 AT89C52的接线从 图 中 可 以 看出.PC机的 DTR(数据终端准备好 )端接AT89C52的 (外部 中断 0)端 ，当定时时间到 ，PC机使 DTR线变高 ，经过反相器进 入 AT89C52的 外部 中断 0，也 就是 给AT89C52-个外部中断信号 ，通知 AT89C52采集数据并发送 。AT89C52把力的测量值、角位移的测量值及线位移的测量值 r发送到串行输 出口。

2.2 显示界面输入完操作员编号后则弹出显示界面 .显示界面的样式如 图5所示 ，显示 日期、操作员编号 、第铲 (电铲 挖掘 的次 数 )、铲重(每次所对应 的重量 )、时间 、第 车(矿车的次数 )、车重 (所对应 的重量 )。

显示界面所显示的-系列结果154图4 开始”程序拈流程图图5 显示界面则 由 显 示 ”程序 拈来 完成 。

显示”程序拈的功能：(1)在视图中显示所要显示的结果。

图6 显示程序拈流程 图显示标题字段 ：即显示如图 5中的 日期 、操作员编号等。

计算矿车上矿物的重量 ：这 里简称 车重”，它 的计算是通过把此车中每铲矿物的重量累加。

还有在这个程序拈中把矿车的次数及此次车中矿物的重量通过串行 vt发送 给 AT89C52供 LCD显示 ，每进行-车则发送-次 ，所以在程序中首先判断车的次数是否改变 ，如果车次增加则把前-车的车次及重量发送出去。保存的数据也就是把显示 的所有数据保存起来 ，包括 ：标题字段 (时间、日期 、操作人员的情况等)，矿铲挖掘 的次数和每铲的重量以及矿 车的次数及每车 的重量。所以在所编写的 显示”程序拈的结尾调用 保存”程序 ，显示什么就保存什么。

3 结论本文应用了理论力学知识和动力学知识 .并结合高等数学等其他学科作为其理论依据。具体实现上是 由单片机控制数据的采集 ，而由 PC机进行数据管理。

现在国内外很多矿山等都开始研究在矿用电铲上进行智能称重 ，其应用将非常广泛 ，但 是也存 在-些 困难.由于在整个测量中将会有许多随机干扰和不确定因素 ，这对其准确度将是-个考验。