基于射频通信的顶板离层位移监控系统的设计.pdf

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1、·42·煤矿机电2011年第6期基于射频通信的顶板离层位移监控系统的设计朱凯，姚方庆，刘成乡(济宁矿业集团安居煤矿，山东济宁272100)摘要：为进一步改善井下生产的安全，设计了一种基于射频通信的顶板离层位移监控系统。其检测分站计算出顶板离层位移量，再将采集到的数据传输给下一级分站，数据通过接力的方式一级一级往上传输，最后通过CAN总线传输至地面监控主机。分站采用了低功耗设计，具有定时开机、自动关机功能。系统采用电池供电和无线通信，大大减小了安装和维护的工作量。关键词：顶板离层监控；射频通信；低功耗中图分类号：TN919．3文献标识码：A文章编号：1001—0874(201

2、1)06—0042—03DesignofRoofAbscissionLayerDisplacementMonitoringSystemBasedonRFCommunicationZHUKai，YAOF帆g—qing，LIUCheng—xiang(An-juCoalMine，JiningMining(Group)Co．，Ltd．，Jining272100，China)Abstract：Inordertoimprovesafeproductionofundergroundcoalmine，designsoneroofabscissionlayerdisplacementmoni

3、toringsystembasedonRF(RadioFrequency)communication．Themonitoringsub-stationcalculatesroofdisplacement，andthenittransferscollecteddatatothenextsub—station．Dataistransferredbyusingrelaymode．FinallythesedataaretransmittedtothegroundmonitoringhostcomputerthroughCANbus．Sub-stationuseslowpowerde

4、sign，whichhasthefunctionsofregularbootandauto—of．Thesystemusesbatteryandwirelesscommunicationthatcanreduceinsta]lationandmaintenanceworkload．Keywords：roofabscissionmonitor；RF(RadioFrequency)communication；lowpowerconsumption图1为离层检测报警系统的结构示意图，主要0概述包括井下部分和地面部分。井下部分主要包括各检煤矿井下采用锚杆支护技术的巷道，其顶板离测分

5、站和通信分站，地面部分包括通信适配器和电层是最大的安全隐患。巷道顶板的离层位移数据需脑。检测分站负责采集离层位移传感器的输出信要随时进行监测，以便了解锚杆的支护参数设定的号，检测完毕后先就地显示，然后再将采集到的数据合理性，巷道在使用期间顶板的稳定性，以及巷道顶通过无线射频模块上传。板上覆岩层裂隙位置的发育等情况。国内煤矿井下1．2工作流程顶板离层检测系统的研制，经历了机械式直读离层每台检测分站均采用大容量干电池供电，PCB位移指示仪和智能化自动检测报警系统两个阶段，板上有时钟芯片，每5min控制分站开机一次。系其中前者是采用简单的机械结构，需要人员现场目统的工作流程为：Ⅳ

6、号分站开机后，先检测位移变化力读取，采集数据既不方便，又误差较大。鉴于此，量，将数据显示，然后将数据通过无线射频模块上传本文设计了一种基于射频无线通信的顶板离层位移至Ⅳ一1号分站，分站由程序控制关机；N一1号分的检测报警系统。站将收到的数据和自身检测的数据都传输至Ⅳ一2号分站，然后关机；数据通过这种“接力”的方式依1系统结构和工作流程次上传，直至传输到通信分站，再将所有的数据通过1．1系统组成CAN总线上传至地面通信适配器，然后将CAN总2011年第6期煤矿机电·43·地面—l传感器传感器传感器传感器井下⋯．图1系统结构示意图线信号转换成RS232信号，最后再连接到监控主机

7、上。1．3离层位移检测分站结构离层位移检测分站的结构图如图2所示，主要包括大容量干电池，位移传感器，时钟芯片，无线射频模块，位移数据显示，欠压指示，报警指示，以及JTAG接口等。干电池JTAGCPU内部带位移传感器lA／D图3通信接口电路时钟芯片图2检测分站结构图2主要设计内容2．1无线射频模块，●--————————+^^^M^、本系统的无线射频模块选用型号为CC1100，其A载频频段433MHz，具有高抗干扰能力和低误码率，最大传输距离可达到300m。为了达到最好的通信A一活动杆；B一齿轮；C一可调电阻图4离层