基于ZigBee和DSP的矿井液压支架压力监测系统的研究

发布时间：2018-08-11 21:45

【摘要】：综采工作面是矿井生产的核心场所,液压支架对综采工作面起重要支护作用,防止顶板上面的岩石掉落危及人身设备安全,从而为井下采煤工作提供安全的工作空间。为了科学管理矿井煤矿安全生产、减少顶板事故,采煤现场急需对综采工作面液压支架的支护状况进行监测。传统的压力监测系统存在测量精度低、工作效率不高等缺点,而较为先进的液压支架监测系统采用的有线传输机制又有布线复杂等问题,因此本文结合综采工作面的实际环境,将现有发展比较完善的无线传感器网络技术应用于井下液压支架压力监测系统中,以期改善现阶段井下监测系统有线传输存在的问题。首先分析了几种无线通讯技术,结合综采工作面的特殊环境,选择了适用于液压支架压力监测的ZigBee技术。然后根据井下无线传输的特点,确定了基于无线传感器网络的矿压监测系统网络拓扑结构,并对系统进行了整体设计。本文所研究的监测系统以液压支架压力作为监测对象,由终端采集节点、路由节点和中心分站(Sink节点)三部分组成。以降低开采面事故为出发点,并在设计上实现优化降低监测系统功耗,本文在硬件上进行了优化设计,在软件上实行了降低功耗的策略。终端采集节点安装在每个液压支架上,用来监测支架压力,路由节点负责将收到的数据通过多跳的方式传给Sink节点,Sink节点将收到的压力数据在液晶屏上进行显示,同时通过RS485传给上位机。对节点间的通信及终端节点的监测可靠性和功耗进行了测试,试验表明本系统具有运行稳定、体积小、低成本、测量精度高等特点。监测可靠性降低了开采面事故发生,提高了人身设备安全;降低功耗提高了系统运行的稳定性和使用寿命。
[Abstract]:Fully-mechanized mining face is the core of mine production. Hydraulic support plays an important role in supporting fully mechanized mining face, preventing the falling of rock on top of roof from endangering personal equipment safety, thus providing safe working space for underground coal mining work. In order to manage coal mine safety production scientifically and reduce roof accidents, it is urgent to monitor the support condition of hydraulic support in fully mechanized coal face. The traditional pressure monitoring system has some shortcomings, such as low measuring precision and low working efficiency, while the wired transmission mechanism used in the more advanced monitoring system of hydraulic support has some problems such as complicated wiring, so this paper combines with the actual environment of fully mechanized mining face. The existing wireless sensor network technology is applied to the pressure monitoring system of downhole hydraulic support in order to improve the existing problems of wire transmission in the downhole monitoring system. Firstly, several wireless communication technologies are analyzed. Combined with the special environment of fully mechanized mining face, ZigBee technology suitable for pressure monitoring of hydraulic support is selected. Then according to the characteristics of underground wireless transmission, the network topology of mine pressure monitoring system based on wireless sensor network is determined, and the overall design of the system is carried out. The monitoring system studied in this paper takes the pressure of hydraulic support as the monitoring object. It consists of three parts: terminal acquisition node, routing node and central sub-station (Sink node). In order to reduce the accident of mining surface and optimize the design to reduce the power consumption of the monitoring system, this paper optimizes the hardware design and implements the strategy of reducing the power consumption in the software. The terminal acquisition node is installed on each hydraulic support to monitor the pressure of the support. The routing node is responsible for transmitting the received data to the Sink node Sink node through multi-hop way to display the pressure data on the LCD screen. At the same time through the RS485 to the upper computer. The communication between nodes and the monitoring reliability and power consumption of terminal nodes are tested. The test results show that the system has the characteristics of stable operation, small volume, low cost and high measurement precision. The reliability of monitoring reduces the occurrence of mining surface accidents, improves the safety of personal equipment, and reduces the power consumption to improve the stability and service life of the system.
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD355.4

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本文编号：2178323