本文關鍵詞：基于ZigBee的礦井錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)設計

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【摘要】：巷道支護是煤礦安全中為了防止礦井頂板及兩幫發(fā)生垮塌而采用的一種措施,近年來預應力錨索支護普遍應用于巷道支護中,為了更快捷方便獲知各測量點處錨索應力的變化情況,就需要實時準確的監(jiān)測巷道巖層表面的應力數值。 基于ZigBee的錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)主要由錨索傳感器、通信分站、通信主站和上位機組成。傳感器內的8個應變片以全橋方式連接,每一橋臂上串聯(lián)2個應變片,粘貼位置與軸線方向互相對稱,同時相鄰橋臂應變片粘貼方向互相垂直,這樣的結構能有效消除偏心載荷和溫度效應帶來的影響。通信分站對采集到的應力信號進行放大、模數轉換、顯示及無線傳輸。通信分站在傳輸數據時以“手拉手”的方式進行傳遞,即一個測量點處的通信分站接收上一分站的應力數據,然后把兩個分站的數據打包后再傳輸給相鄰的下一個分站,中間有損壞分站時系統(tǒng)可自動跳過此分站繼續(xù)與下一個分站進行通信。通信分站上設有開關電路,在空閑狀態(tài)時通過軟件配置可使各設備處于斷電或休眠狀態(tài),正常工作時又可自動喚醒,這極大的降低了整個系統(tǒng)的功耗。通信主站是整個監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁,一方面接收所有通信分站的數據,并對數據進行存儲、顯示及通過以太網上傳到上位機,另一方面又接收命令對所有通信分站進行管理。通信分站和通信主站各模塊都通過增加保護電路、加粗布線寬度、增大散熱面積等措施來防止實際使用過程中出現熱點燃或火花點燃現象,符合本質安全電路的設計要求。 監(jiān)測系統(tǒng)可以自動的,準確的,實時的監(jiān)測到各時刻巷道錨索支護時所承受的拉力,相比傳統(tǒng)的機械測量效率上有了很大的提升,有多種措施來保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,低功耗、可擴展性能夠進一步提升系統(tǒng)的監(jiān)測性能,也對建設信息化數字化礦井有很大意義。
【關鍵詞】：應力 監(jiān)測系統(tǒng) ZigBee 低功耗
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD76;TN92
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 系統(tǒng)設計需求分析11-12
• 1.3 論文主要內容12-14
• 第二章 技術基礎14-20
• 2.1 ZigBee技術14-15
• 2.2 嵌入式系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ15-17
• 2.3 嵌入式圖形系統(tǒng)μC/GUI17-18
• 2.4 防爆技術18-20
• 第三章 硬件設計20-56
• 3.1 監(jiān)測系統(tǒng)總體設計20-21
• 3.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)總體結構20-21
• 3.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)總體分布21
• 3.2 監(jiān)測系統(tǒng)傳感器選擇21-31
• 3.2.1 錨索傳感器類型的選擇22-24
• 3.2.2 錨索傳感器結構的選擇24-28
• 3.2.3 錨索傳感器的標定28-31
• 3.3 通信分站硬件設計31-45
• 3.3.1 分站主處理器CC253032-34
• 3.3.2 CC2530最小系統(tǒng)34-35
• 3.3.3 射頻放大模塊35-37
• 3.3.4 傳感器信號調理模塊37-41
• 3.3.5 RS485通信模塊41-43
• 3.3.6 數碼管驅動模塊43-44
• 3.3.7 開關電路和光敏電路44-45
• 3.4 通信主站硬件設計45-56
• 3.4.1 主站主處理器STM32F103及其最小系統(tǒng)46-48
• 3.4.2 Flash存儲模塊48-49
• 3.4.3 液晶屏顯示模塊49-50
• 3.4.4 以太網模塊50-51
• 3.4.5 USB模塊51-53
• 3.4.6 電源模塊53-56
• 第四章 軟件設計56-82
• 4.1 通信分站軟件設計56-70
• 4.1.1 通信分站軟件開發(fā)平臺57
• 4.1.2 CC2530基本設置57-59
• 4.1.3 信號調理模塊軟件設計59-64
• 4.1.4 分站通信協(xié)議64-65
• 4.1.5 通信模塊軟件設計65-68
• 4.1.6 顯示模塊驅動軟件設計68-69
• 4.1.7 通信分站軟件低功耗設計69-70
• 4.2 通信主站軟件設計70-77
• 4.2.1 主站軟件設計平臺70-71
• 4.2.2 主站ZigBee模塊軟件設計71
• 4.2.3 STM32時鐘配置71-72
• 4.2.4 Flash模塊軟件設計72-75
• 4.2.5 以太網通信軟件設計75-77
• 4.3 通信主站界面設計77-82
• 4.3.1 主界面設計77-78
• 4.3.2 系統(tǒng)設置界面設計78-80
• 4.3.3 數據查詢界面80-82
• 第五章 本質安全電路設計82-92
• 5.1 本質安全電路概述82-88
• 5.2 系統(tǒng)本安設計88-92
• 5.2.1 電源模塊保護電路88-89
• 5.2.2 RS485保護電路89-90
• 5.2.3 USB保護電路90-92
• 第六章 總結和展望92-94
• 6.1 論文總結92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-98
• 致謝98-100
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文100

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

1 劉偉偉;任子暉;李寧;王巍;;基于嵌入式系統(tǒng)的煤礦主通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J];工礦自動化;2010年05期

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本文編號：709289