基于CAN和WSNs的井下皮带机打滑保护监测系统研究.pdf

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1、40传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第12期基于CAN和WSNs的井下皮带机打滑保护监测系统研究李淮江，苗曙光(淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北235000)摘要：针对目前井下皮带机监控系统的现状，设计了一种基于CAN总线和无线传感器网络(WSNs)技术的皮带机打滑保护监测系统，该系统以CC2430芯片为核心设计传感器节点，以CC2430和MCP2515设计Sink节点，并对网络通信协议进行了分析，给出了系统的硬件设计和软件流程。通过在煤矿井下皮带大巷实验，测得了2

2、．4GHz频率在井下的传输特性，并确定在巷道中2个无线传感器节点的距离在20m范围内时，可实时、可靠地监测皮带机的运行参数。关键词：无线传感器网络；矿井；皮带机打滑；CC2430：MCP2515中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)12--0040-03ResearchofstrapskipprotectingandmonitoringsystemincoalminebasedonCANandWSNsLIHuai-jiang，MIAOShu—guang(SchoolofPhysicsandElectronicI

3、nformationTechnology，HuaibeiNormalUniversity，Huaibei235000，China)Abstract：Aimingatcurrentstatusofstrapmonitoringsystem，astrapskipprotectingandmonitoringsyslembasedonCANandWSNsisdesigned．ThesensornodeofthesystemismainlydesignedbyCC2430，combine(twithCANcontrollerMC1'2515theSinkn

4、odeiSdesigned．Thenetworkcommunicationprotocolisanalyzed．FhPdesignofhardwareandtheflowcha~ofsoftwarearealsogiven．Throughexperimentsinaminelaneway，transmissioncharacteristicat2．4GHziStested．Thedistanceoftwowirelesssensornodesiswithin20m．theoperatingparametersofthestrapcanbemonit

5、oredreal—timeandreliably．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；coalmine；strapskip；CC2430；MCP25150引言WSNs和CAN总线技术的结合，具有移动性慢，简、州皮带运输机是煤矿重要设备之一，特别是在目前大型靠、经济等优点。现代化煤矿企业，从采煤工作面到装车站，煤的运输几乎全1系统网络结构部是靠皮带运输机传送的。在皮带上煤运输的过程中，如图l所示，系统由两部分构成：1)CAN总线部分，它皮带松弛会出现打滑的现象，即皮带与主动轴之间的转速把从传感器节点收集的速度数

6、据，通过CAN总线上传剑上不一致，如不及时采取措施，严重时会导致因皮带过度摩擦位机显示；2)WSNs部分，包括测速模块、传感器节点卡¨而产生撕裂断带。如果没有有效的监测手段，整条皮带会聚节点(Sink节点)。测速模块主要负责皮带卜的数抛采因打滑而报废，严重影响煤矿的正常生产，造成重大的经集；传感器节点负责把采集到的数据进行处并发送刽济损失。皮带打滑监测的原理是通过测速装置来检测皮聚节点；汇聚节点负责控制传感器节点的采集和发送，片将带的线速度，出现异常情况进行报警或者直接关掉皮带机收到的数据通过CAN总线转发到上位机。的电源。传统的皮带打滑保护监测系

7、统主要是通过Rs一1．1传感器节点硬件设计485或者现场总线的方式，可以有效地实现对皮带的工作传感器节点由测速模块、CC2430、指示灯、继电器保护状况监测，但是成本太高，布线复杂，灵活性差。本文提出模块、电源管理模块以及调试接口等组成，传感器节点硬什的基于CAN和无线传感器网络(WSNs)的井下皮带机打框图如图2所示。滑保护系统，可以有效地避免传统方式的缺陷。它主要是收稿日期：2011-05-28基金项目：安徽省科技计划资助项目(10080703003)；安徽省教育厅自然科学研究重点资助项目(Kj20(】8AO59)第l2期李淮江，等：基于CAN

8、和WSNs的井下皮带机打滑保护监测系统研究41／U的处理器和无线模块、CAN总线控制器MCP2515、存储器，y传感罄节点