一种矿用本安型中继器的研究与设计

发布时间：2021-12-18 21:49

　　为了提高顶板动态监测系统中传感器到分站数据传输可靠性,减少巷道内电源布置数量,增加可接入分站的传感器节点数量,对矿用本安型中继器设计展开分析。介绍了样机机械外壳设计、传感器与分站之间数据传输方式、矿用传感器供电处理电路以及本安设计方法,在此基础上,提出了在井下设备层增加中继器的数据传输构架。该中继器基于MSP430F169单片机设计,选用了CAN+蓝牙的通信方式。此外,研究了低功耗运行方法、软件校时机制、数据传输机制,研制了样机并通过测试。 

【文章来源】：机械管理开发. 2020,35(10)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

外壳设计实物

基于上述分析，本文提出了一种传输架构，如图2-3所示。在传感器与分站之间设计增加中继器设备，中继器与分站之间以有线方式传输数据，保证数据可靠传输；中继器与传感器之间采用近距离无线传输方式（10 m以内），保证传感器数据稳定可靠传至中继器。经分析，该架构能够平衡传输距离、节点扩展、安装维护的制约关系。1.3 矿用本安设备电源管理方式

矿用本安设备对外部接入的本安直流电源[6]，通常有两种管理方式。一种方式为外部直流本安输入直接经DC/DC转换后，提供电路板各单元模块工作电压；另一种方式为外部直流本安输入经充电电池管理单元电路后，经DC/DC转换后提供各单元模块工作电压，如图3所示。前一种电源处理方式在监测监控系统中常用；后一种方式在皮带保护系统中使用。矿井本安设备的本安参数包括：额定电压、额定电流、最大内部电感、最大内部电容；隔爆兼本安电源带载能力与具体设备的这四项参数密切相关。在最大内部电感、最大内部电容参数一定条件下，在本文应用中，为满足供电距离需要，本安电压应尽可能高，电流尽可能低，这样才能保证本安供电距离足保持在2～3 km。此外，对电源带载能力，即节点数量需满足一定规模要求。设计上，我们选用图3-2本安电源供电方式，通过增加充电电池模块电路，将设备工作电流以电池充电电流来替代；结合安装在顺槽的传感器具有数据突变工作特点，考虑连续监测存储，超限与定时上传数据的工作机制，达到降低设备平均工作电流目标（平均工作电流低于电池模块充电电流），从而保证设备满足使用需要。

【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿顶板动态监测与分析系统(无线)的研究[J]. 杜海顺.  矿业装备. 2019(03)
[2]顶板动态监测系统在陈四楼煤矿的应用[J]. 梁家豪.  煤矿机械. 2017(09)
[3]矿用本安电源的设计[J]. 徐倩楠,李良光,朱忠鹏.  煤矿机械. 2014(02)
[4]基于工业以太网和CAN总线的煤矿监控系统设计[J]. 张廷荣.  自动化与仪器仪表. 2013(01)
[5]基于Zigbee和CAN技术的煤矿顶板动态监测系统设计[J]. 李忠奎,黄圆月,温良.  煤矿安全. 2011(11)
[6]现场总线技术及其应用[J]. 区锐相,李克天,魏胜.  精密制造与自动化. 2002(03)



本文编号：3543225