矿山安全声发射实时监测系统的设计与实现

发布时间：2019-09-25 22:11

【摘要】：针对矿山开采过程中的塌方、滑坡等实际问题,设计了一种多通道声发射实时监测定位系统。系统下位机使用MSP430F5336作为核心处理单元,采集矿山塌方及滑坡的声发射信号,并对信号进行滤波、放大以保证传输效果。利用MDS_SD4无线数传电台在采集器与上位机之间进行无线数据传输,采用RS485串口服务器实现通信协议的转换,有效解决了矿山现场布线不便的局限性问题。系统上位机通过命令发送的方式实现对下位机设备的控制,采用B/S网络结构模型,基于SSH框架和Ajax技术设计,网络化使得监测更加灵活。系统使用阈值法获取时差并改进定位算法,在误差范围内更准确地定位到声发射源位置。经现场运行测试,该系统工作稳定,有效实现了对矿山安全的实时远程监测,为矿山的安全和效益提供了更好的保障。
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器端。本系统共设计有24个下位机通道，支持多个通道的集中控制，涉及多个下位机设备的数据采集与控制，串口服务器ＲS485的通信协议转换功能将数据封包成TCP/IP格式传输至服务器，以支持串口和以太网接口的双向数据传输［3］。运行在服务器上的实时监测平台按照通信协议以命令发送的方式，同时利用下位机设备的应答进行现场设备的控制和数据的采集，并对上传的声发射数据进行实时的显示、处理分析，实现对声发射源的定位。图1系统原理框图Fig．1Theprinciplediagramofthesystem2系统硬件设计本系统下位机主要为单片机控制系统，以TI公司生产的MSP430F5336混合信号微处理器为核心，，主要功能是实现对采集信号的放大滤波以及传输，保证更好的信号采集效果。由于塌方或滑坡的声发射信号在产生过程中本身就比较微弱，并且在传播过程中会产生衰减，因此本系统采用YD49A型三向压电加速度传感器设计声发射采集探头［4］，它具有很高的电荷灵敏度，可以采集到声发射信号的x、y、z三轴向分量，并具有优良的横向特性和稳定性，很好地满足了采集要求。为了更好地满足信号滤波的要求，系统采用4通道低噪声、高精度滤波器LTC1068，实现对声发射信号的滤波功能，它具有很低的失调电流、漂移电流和偏置电流，具有很高的动态范围，达到截止频率的200倍时无混叠现象［3］。系统采用高精密度、低漂移、低噪声的程控增益放大器PGA308来实现对采集的声发射信号进行可调性放大，利用MDS_SD4无线数传电台进行无线发送并提供ＲS485的接口，保证数据顺利传输至上位机服务器。声发射监测仪内部硬件结构框图如图2所示。3系统软件设计3.1系统工作流程计算机服务器作为服务器端，利用java串口类serialPort对象实现对串口声发射数据的监?

本文编号：2541642