發(fā)布時間：2019-09-25 22:11

【摘要】：針對礦山開采過程中的塌方、滑坡等實際問題,設(shè)計了一種多通道聲發(fā)射實時監(jiān)測定位系統(tǒng)。系統(tǒng)下位機使用MSP430F5336作為核心處理單元,采集礦山塌方及滑坡的聲發(fā)射信號,并對信號進行濾波、放大以保證傳輸效果。利用MDS_SD4無線數(shù)傳電臺在采集器與上位機之間進行無線數(shù)據(jù)傳輸,采用RS485串口服務(wù)器實現(xiàn)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換,有效解決了礦山現(xiàn)場布線不便的局限性問題。系統(tǒng)上位機通過命令發(fā)送的方式實現(xiàn)對下位機設(shè)備的控制,采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型,基于SSH框架和Ajax技術(shù)設(shè)計,網(wǎng)絡(luò)化使得監(jiān)測更加靈活。系統(tǒng)使用閾值法獲取時差并改進定位算法,在誤差范圍內(nèi)更準確地定位到聲發(fā)射源位置。經(jīng)現(xiàn)場運行測試,該系統(tǒng)工作穩(wěn)定,有效實現(xiàn)了對礦山安全的實時遠程監(jiān)測,為礦山的安全和效益提供了更好的保障。
【圖文】：

器端。本系統(tǒng)共設(shè)計有24個下位機通道，支持多個通道的集中控制，涉及多個下位機設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與控制，串口服務(wù)器ＲS485的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換功能將數(shù)據(jù)封包成TCP/IP格式傳輸至服務(wù)器，以支持串口和以太網(wǎng)接口的雙向數(shù)據(jù)傳輸［3］。運行在服務(wù)器上的實時監(jiān)測平臺按照通信協(xié)議以命令發(fā)送的方式，同時利用下位機設(shè)備的應(yīng)答進行現(xiàn)場設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)的采集，并對上傳的聲發(fā)射數(shù)據(jù)進行實時的顯示、處理分析，實現(xiàn)對聲發(fā)射源的定位。圖1系統(tǒng)原理框圖Fig．1Theprinciplediagramofthesystem2系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)下位機主要為單片機控制系統(tǒng)，以TI公司生產(chǎn)的MSP430F5336混合信號微處理器為核心，，主要功能是實現(xiàn)對采集信號的放大濾波以及傳輸，保證更好的信號采集效果。由于塌方或滑坡的聲發(fā)射信號在產(chǎn)生過程中本身就比較微弱，并且在傳播過程中會產(chǎn)生衰減，因此本系統(tǒng)采用YD49A型三向壓電加速度傳感器設(shè)計聲發(fā)射采集探頭［4］，它具有很高的電荷靈敏度，可以采集到聲發(fā)射信號的x、y、z三軸向分量，并具有優(yōu)良的橫向特性和穩(wěn)定性，很好地滿足了采集要求。為了更好地滿足信號濾波的要求，系統(tǒng)采用4通道低噪聲、高精度濾波器LTC1068，實現(xiàn)對聲發(fā)射信號的濾波功能，它具有很低的失調(diào)電流、漂移電流和偏置電流，具有很高的動態(tài)范圍，達到截止頻率的200倍時無混疊現(xiàn)象［3］。系統(tǒng)采用高精密度、低漂移、低噪聲的程控增益放大器PGA308來實現(xiàn)對采集的聲發(fā)射信號進行可調(diào)性放大，利用MDS_SD4無線數(shù)傳電臺進行無線發(fā)送并提供ＲS485的接口，保證數(shù)據(jù)順利傳輸至上位機服務(wù)器。聲發(fā)射監(jiān)測儀內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。3系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)工作流程計算機服務(wù)器作為服務(wù)器端，利用java串口類serialPort對象實現(xiàn)對串口聲發(fā)射數(shù)據(jù)的監(jiān)?

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