本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的礦用錨桿受力動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：根據(jù)煤礦發(fā)生礦難事故的統(tǒng)計(jì)分析,得出其中有很大一部分是由于頂板坍塌所致,這就凸顯了對(duì)煤礦頂板支護(hù)受力狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測的重要性。礦下由于環(huán)境復(fù)雜,干擾因素很多,導(dǎo)致有線通信失真故障時(shí)有發(fā)生,為此設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee無線通信的礦用錨桿受力實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。 整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可以分成四部分：測力錨桿傳感器、通信分站、通信主站和上位機(jī)。測力錨桿傳感器是對(duì)普通錨桿進(jìn)行了改造,開了一對(duì)長槽,然后在槽內(nèi)貼上6對(duì)橫豎型電阻應(yīng)變片,用線路連接至通信分站。在通信分站中這些微弱的差分電壓信號(hào)經(jīng)過放大器放大和AD轉(zhuǎn)換然后傳輸給分站的主控芯片CC2530處理。分站將采集到的受力數(shù)據(jù)連通接收到的受力數(shù)據(jù)報(bào)打包然后發(fā)送給下一分站。相鄰分站之間通過ZigBee無線通信。所有的分站通過接力的方式把所有的受力監(jiān)測數(shù)據(jù)最終發(fā)送給通信總站。通信總站然后將數(shù)據(jù)再通過485或以太網(wǎng)的方式將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。通信總站可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)設(shè)置等功能。顯示采用的是LCD顯示,操作方式是通過點(diǎn)擊觸摸屏實(shí)現(xiàn)相應(yīng)操作的執(zhí)行。上位機(jī)在井上,具有友好的界面,通過上位機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)顯示、記錄、存儲(chǔ)和查詢監(jiān)測的受力數(shù)據(jù),通過圖畫或表格等生動(dòng)形象的形式實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測錨桿內(nèi)部所受的應(yīng)力變化,也可通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。系統(tǒng)采用電池供電,為節(jié)約功耗,平常處于休眠狀態(tài),每隔2分鐘采集一次數(shù)據(jù),半小時(shí)傳遞發(fā)送一次數(shù)據(jù)。為了保證同時(shí)喚醒,系統(tǒng)有一套時(shí)間同步機(jī)制,保證時(shí)間同步。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合本質(zhì)安全的相關(guān)要求。 對(duì)測力錨桿利用萬能拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定與監(jiān)測測試,對(duì)測試進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后總結(jié)了在項(xiàng)目中所做工作和此系統(tǒng)的局限性,并提出了將來改進(jìn)的措施。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee 測力錨桿 動(dòng)態(tài)監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD76;TN92
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外安全支護(hù)監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3 本論文研究的內(nèi)容13-14
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-18
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體目標(biāo)16
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架16-17
• 2.3 本安要求17-18
• 第三章 設(shè)計(jì)前相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備18-26
• 3.1 測力錨桿傳感器的電測原理18
• 3.2 應(yīng)變片的粘貼步驟及技巧18-19
• 3.3 惠斯通電橋19-20
• 3.4 ZigBee無線通信技術(shù)20-21
• 3.5 uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)與uCGUI21-22
• 3.6 芯片的選擇22-24
• 3.6.1 放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路的芯片選擇22
• 3.6.2 通信分站主控芯片的選擇22-23
• 3.6.3 通信主站主控芯片的選擇23-24
• 3.7 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建24-26
• 3.7.1 CC2530的軟件環(huán)境24
• 3.7.2 STM32的軟件環(huán)境24-25
• 3.7.3 上位機(jī)開發(fā)平臺(tái)語言25-26
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26-56
• 4.1 測力錨桿傳感器的設(shè)計(jì)26-37
• 4.1.1 測力錨桿傳感器的結(jié)構(gòu)26-27
• 4.1.2 應(yīng)變片的粘貼與連線27-29
• 4.1.3 集線盒的設(shè)計(jì)29-37
• 4.2 通信分站的硬件設(shè)計(jì)37-43
• 4.2.1 通信分站整體硬件設(shè)計(jì)37
• 4.2.2 放大和AD轉(zhuǎn)換電路37-38
• 4.2.3 ZigBee模塊38-41
• 4.2.4 顯示電路41
• 4.2.5 光控部分41
• 4.2.6 時(shí)鐘電路41
• 4.2.7 485接口41-42
• 4.2.8 外部接口42
• 4.2.9 電源42-43
• 4.3 通信主站的硬件設(shè)計(jì)43-56
• 4.3.1 通信主站整體硬件設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.2 MCU——STM3244
• 4.3.3 末端分站部分44
• 4.3.4 觸摸屏顯示模塊44
• 4.3.5 閃存44-45
• 4.3.6 485接口45-46
• 4.3.7 以太網(wǎng)接口46-47
• 4.3.8 USB接口47-48
• 4.3.9 電源部分48-50
• 4.3.10 本安設(shè)計(jì)50-56
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-80
• 5.1 通信協(xié)議56-57
• 5.2 末端分站軟件設(shè)計(jì)57-62
• 5.2.1 末端分站軟件初始化59
• 5.2.2 程序主循環(huán)59-60
• 5.2.3 無線發(fā)送函數(shù)60
• 5.2.4 無線接收函數(shù)60
• 5.2.5 數(shù)據(jù)包格式60-61
• 5.2.6 T3定時(shí)器中斷函數(shù)61
• 5.2.7 SPI串口中斷函數(shù)61
• 5.2.8 睡眠定時(shí)器中斷函數(shù)61
• 5.2.9 485通信的中斷處理函數(shù)及其數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)61-62
• 5.3 通信分站軟件設(shè)計(jì)62-65
• 5.3.1 通信分站軟件初始化62
• 5.3.2 本地地址初始化62-63
• 5.3.3 接收時(shí)間同步63-64
• 5.3.4 等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài)64
• 5.3.5 其他命令64
• 5.3.6 FLASH存儲(chǔ)64-65
• 5.3.7 光控及LED顯示65
• 5.4 通信主站軟件設(shè)計(jì)65-72
• 5.4.1 通信主站底層軟件設(shè)計(jì)65-69
• 5.4.2 通信主站觸摸屏顯示界面設(shè)計(jì)69-72
• 5.5 上位機(jī)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)72-80
• 5.5.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)步驟72
• 5.5.2 上位機(jī)工作流程72-73
• 5.5.3 上位機(jī)軟件界面及各部分功能介紹73-80
• 第六章 系統(tǒng)性能測試80-88
• 6.1 測力錨桿的標(biāo)定與測試80-85
• 6.1.1 測力錨桿的標(biāo)定與測試80-81
• 6.1.2 測力錨桿特性的線性化分析81-82
• 6.1.3 錨桿信號(hào)線長度對(duì)測量結(jié)果的影響82-85
• 6.2 系統(tǒng)通信模擬測試85-87
• 6.2.1 監(jiān)測分站功能測試85-86
• 6.2.2 監(jiān)測分站間模擬通信測試86-87
• 6.2.3 分站與主站間的通信測試87
• 6.2.4 通信主站功能測試87
• 6.3 上位機(jī)軟件運(yùn)行測試87-88
• 6.3.1 上位機(jī)與下位機(jī)間的通信測試87
• 6.3.2 上位機(jī)軟件各部分功能測試87-88
• 第七章 總結(jié)與展望88-90
• 7.1 總結(jié)88-89
• 7.2 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-96
• 致謝96-98
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄98

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的礦用錨桿受力動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：342620