煤礦井下頂板壓力的智能采集和處理系統(tǒng)的研究.pdf

1、煤炭是我國的主要能源，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。然而近年來，煤礦事故頻發(fā)，主要是瓦斯和頂板事故，對礦井的安全生產(chǎn)造成極大損害。為實現(xiàn)科學(xué)管理礦山生產(chǎn)、減少頂板事故就必須對煤礦井下頂板壓力進(jìn)行檢測與控制。目前我國絕大多數(shù)煤礦井下項板壓力檢測采用精度低、工作效率低的機(jī)械式或液壓式檢測儀器。而較先進(jìn)的礦壓檢測系統(tǒng)，由于采用有線的通信方式，存在配置復(fù)雜，布線、維護(hù)困難，同時兼容性差，擴(kuò)展能力不強(qiáng)等缺點。因此，研制一種基于無線通信的煤礦井下頂

2、板壓力的智能采集和處理儀器是十分必要的。
　　 本文在深入比較了國內(nèi)外頂板壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理設(shè)備的優(yōu)劣后，在查閱了大量相關(guān)文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種井下項板壓力數(shù)據(jù)采集裝置和基于無線傳輸?shù)闹悄芊治鲅b置。整個系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計，其中，井下頂板壓力數(shù)據(jù)采集裝置采用高性能的ARM7微控制器LPC2103，不僅能夠完成對頊板壓力數(shù)據(jù)的定時采集和存儲、對智能分析裝置發(fā)送的各種無線命令進(jìn)行無線接收和處理、同時將壓力數(shù)據(jù)無線發(fā)射給智能

3、分析裝置。智能分析裝置則采用ARM7微控制器12C21131，不僅用于實現(xiàn)對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行無線接收和存儲、對井下頂板壓力數(shù)據(jù)采集裝置的實時時鐘進(jìn)行無線校準(zhǔn)、對各采集點壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和圖表顯示、同時將壓力數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)。
　　 首先，簡要闡述了系統(tǒng)的整體方案，各個裝置所要完成的功能以及微控制器、壓力傳感器的選取和各種無線傳輸方式的比較。然后根據(jù)各個裝置具體的功能要求，分別從硬件和軟件兩方面進(jìn)行介紹。硬件電路設(shè)計包括電源電路、

4、傳感器信號變換電路、存儲電路、報警電路、無線數(shù)傳電路、串口通信電路、液晶顯示電路、按鍵電路等電路設(shè)計；軟件設(shè)計采用模塊化程序設(shè)計思想，包括系統(tǒng)初始化子程序、系統(tǒng)設(shè)置子程序、對井下頂板壓力數(shù)據(jù)的無線采集、存儲子程序、實時時鐘無線校準(zhǔn)子程序、壓力數(shù)據(jù)分析子程序、圖表顯示壓力數(shù)據(jù)子程序、壓力數(shù)據(jù)上傳子程序等模塊設(shè)計。
　　 經(jīng)過大量的實驗驗證，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，同時具有測量精度高、體積小、功耗低等特點，達(dá)到了系統(tǒng)所要求的性能指