矿井在线式电法勘探仪的设计.pdf

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1、2015年7月15日现代电子技术Ju1．2015第38卷第14期ModernElectronicsTechniqueVo1．38No．14矿井在线式电法勘探仪的设计秦伟(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400039)摘要：设计一种以STM32F107微控制器为硬件核心，适用于嵌入式系统的开源TCP／IP协议——LwIP的在线式电法勘探仪。仪器具备以太网接口，方便接入井下工业环网，实现顶底板含水构造的在线监测。仪器最多可扩展64个电极，具备高密度电阻率／激电法、常规电阻率／激电法2种工作模式，自动跑极，探测数据量大，探测速度快

2、，对保障煤矿安全生产具有重大意义。关键词：STM32微控制器；自动跑极；电法仪；在线监测；LwIP中图分类号：TN912．202—34文献标识码：A文章编号：1004．373X(2015)14．0109．04DesignofonlineresistivitymethodexplorationinstrumentinmineQINWei(ChongqingResearchInstitute，ChinaCoalTechnologyEngineeringGroup，Chongqing400039。China)Abstract：Anon

3、lineresistivitymethodexplorationinstrumentbasedonopensourceTCP／IP—LwIPisdesigned，inwhichtheSTM32F107microcontrolleristakenasitshardwarecore．ThisinstrumentpossessesEthernetinterfaceforeasyaccessingtotheundergroundindustrialringnetworktoachievetheonlinelowerconfiningst

4、ructuremonitoringofcoalroofandfloor．Itcanbeexpanded64electrodeswhichhastwooperatingmodessuchashighdensityresistivityorincludedpolarizationmethodandconventionalresistivityorincludedpolarizationmethod．Withtheautomaticswitchingelectrodefunction，theinstrumentcande·tectth

5、eamountofdataandhavefastdetectionspeed，whichhasgreatsignificanceforthesafetyproductionincoalmines．Keywords：STM32MCU；automaticswitchingelectrode；resistivitymethodinstrument；onlinemonitoring；LwIP矿井突水是威胁煤矿安全生产最主要的灾害之一，的电场或电磁场的分布规律，查明各种地质构造和寻找国家煤矿安全监察局提出了煤矿水害防治“预测预报，有有用矿

6、产的一种物探方法，主要有电阻率法和激电法疑必探，先探后掘，先治后采”的16字方针。突水事故大2种工作模式。电阻率法原理：直流电法勘探通常是多发生在巷道掘进工作面，因而采用物探技术查明各种通过一对接地电极A，B把电流供人大地，通过另一对接隐伏导含水构造1，提前采取防止措施成为矿井防治水工地电极M，N观测岩石电阻率所必需的电位或电位差信作的关键所在。矿井直流电法勘探方法以介质电性差异息。用电极M，N间的电流j和电位差AU值，计算出视为基础，在巷道顶底板及工作面突水构造探测方面发挥电阻率值p，如图1所示。着重要作用。然而一般的电法仪器

7、只能人工单次探测，无法接人井下以太网，无法实时监测顶底板导含水构造。因此，本文研究一种基于LwIP协议的在线式电法勘一探仪，实现顶底板含水构造的全自动智能化监测。图1电阻率法测量原理1电法勘探测量原理激电法测量原理：供电电极A，B向地下供直流电的电法勘探就是利用不同岩石间或矿石与围岩之间瞬间，在测量电极M，N间产生一次电位差AU。；将供电的电位差异，在地面上借助研究天然的或人工方法建立电路断开，一次场消失，而M，N间仍有电位差存在(称为二次电位差AV2)，这是被极化了的地质体放电而产收稿日期：201501—1O生的，这种现象称为

8、地质体的激发极化(InducedPolar—基金项目：由中煤科工集团重庆研究院有限公司自立项目“水文监控系统及快速水源判别方法研究”资助ization，IP)效应，如图2所示。1l0现代电子技术2015年第38卷样信号，该信号必须经过限幅、跟随、自电补偿等预处理