新型无线煤矿压力采集和智能分析系统的研制

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近年来,我国煤矿安全事故频繁发生,其中主要是瓦斯和顶板事故,煤矿顶板事故对矿井安全生产危害极大。从我国煤矿事故统计来看,顶板事故一直居各类事故之首。矿山压力的观测与控制是实现矿山生产科学管理、减少顶板事故必不可少的基础工作。目前我国绝大多数煤矿井下顶板压力检测一般采用机械式、液压式观测仪器,精度低,工作效率低下。而较先进的矿压监测系统,配置复杂,采用有线的通信方式,布线、维护也比较困难。因此,研制一种新型的精度高、通信方便的煤矿压力观测仪器迫在眉睫。本文在深入了解国内外矿山压力观测仪器的基础上,认真分析了目前我国各种矿山压力观测仪器存在的不足,考虑到煤矿井下的实际环境,研制了一种基于无线传输的新型煤矿压力采集和智能分析系统。该系统由两个装置组成,即煤矿压力数据采集装置和便携式智能分析装置,它们分别采用高性能的ARM7系列微控制器LPC2131和LPC2138。整个系统采用低功耗设计,其中,煤矿压力数据采集装置能够定时采集和存储顶板压力数据、无线接收和处理智能分析装置的各种无线命令、无线中继传输各种中继命令和数据信息。智能分析装置采用便携式设计,采用图形化界面显示,所有功能必须通过操作功能键盘进行选取。该装置能够无线接收和存储压力数据、无线校准煤矿压力数据采集装置实时时钟、图形化显示和智能分析各采集点压力数据、压力数据上传计算机。首先,文章简要的阐述了各个装置的功能划分、总体思想设计、通信方式的选取。然后分别根据各个装置的功能要求,对其硬件电路设计和软件程序设计部分展开详细的介绍。为了方便工作人员采集数据,系统还采用了无线中继传输方式,并设计了一种简单可靠的无线数据中继传输网络协议,可以保证无线数据准确的传送。经过大量的实验验证,本系统的硬件和软件程序工作可靠,操作方便。整个系统具有测量精度高、体积小、功耗低等特点。它的研制对提高我国煤矿顶板压力检测的自动化程度,保障我国煤炭行业的高效率安全生产有重要的意义。
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