本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的煤礦巷道頂板應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 頂板 應(yīng)力監(jiān)測 ZigBee 深度睡眠-定時喚醒 時間同步

【摘要】：頂板監(jiān)測是煤礦安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時、可靠既關(guān)系到當(dāng)前的安全生產(chǎn),也關(guān)系到今后的支護(hù)設(shè)計,針對當(dāng)前頂板監(jiān)測中實施復(fù)雜,單機(jī)功耗較大等問題,本文設(shè)計了基于ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)的煤礦巷道頂板應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)由測力錨桿,錨桿應(yīng)力計、通信分站和上位機(jī)四個部分組成。測力錨桿在一種專用錨桿對應(yīng)的位置上加工一對直槽,應(yīng)變片分別粘貼到兩個直槽中對應(yīng)的位置,一組對應(yīng)的應(yīng)變片構(gòu)成一個全橋,在測力錨桿上均勻的分布著兩組應(yīng)變片。應(yīng)變橋路的輸出信號送到應(yīng)力計,應(yīng)力計接收到這些模擬量信號,先進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理,并將應(yīng)力數(shù)據(jù)以點(diǎn)對點(diǎn)接力的方式(即應(yīng)力計將接收到的應(yīng)力數(shù)據(jù)和自己的應(yīng)力數(shù)據(jù)打包上傳)上傳到通信分站,也可根據(jù)需要進(jìn)行就地顯示。應(yīng)力計與應(yīng)力計及與通信分站之間采用ZigBee無線通信,在無法進(jìn)行ZigBee無線通信的區(qū)域,可以通過485接口進(jìn)行串行通信。應(yīng)力計采用深度睡眠-定時喚醒的同步機(jī)制,減少系統(tǒng)功耗。通信分站的作用是數(shù)據(jù)的存儲-轉(zhuǎn)發(fā),將來自應(yīng)力計的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)或485傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。通信分站還可以通過人機(jī)交互的模式對所有通信應(yīng)力計及其管理的其他設(shè)備進(jìn)行控制管理和數(shù)據(jù)查詢,包括顯示數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置等功能。上位機(jī)具有控制管理和查詢所有分站、導(dǎo)出數(shù)據(jù)報表、實時動態(tài)顯示頂板應(yīng)力情況、查看歷史曲線、數(shù)據(jù)備份以及報警記錄等功能。系統(tǒng)中工作于井下的應(yīng)力計,系統(tǒng)硬件設(shè)計都采取本安措施來滿足礦用(煤安)的本安要求。煤科院重慶分院測試表明,系統(tǒng)及各部分滿足要求�，F(xiàn)場運(yùn)行表明,本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：頂板 應(yīng)力監(jiān)測 ZigBee 深度睡眠-定時喚醒 時間同步
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD76;TN92
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 課題研究的背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.3 本課題研究的目的及內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-18
• 第二章 相關(guān)技術(shù)資料介紹18-30
• 2.1 電阻應(yīng)變片介紹18-19
• 2.2 ZigBee無線通信技術(shù)19-22
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)簡介19-21
• 2.2.2 ZigBee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3 主要芯片介紹22-26
• 2.3.1 放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路的芯片22-24
• 2.3.2 錨桿應(yīng)力計主控芯片24-26
• 2.3.3 通信分站主控芯片26
• 2.4 μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)與uCGUI簡介26-27
• 2.5 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境介紹27-28
• 2.5.1 ZigBee開發(fā)軟件介紹27-28
• 2.5.2 STM32開發(fā)軟件介紹28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第三章 系統(tǒng)總體方案30-34
• 3.1 系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2 錨桿應(yīng)力計技術(shù)設(shè)計方案31
• 3.3 錨桿應(yīng)力計技術(shù)指標(biāo)31-32
• 3.4 通信分站技術(shù)設(shè)計方案32
• 3.5 通信分站技術(shù)指標(biāo)32-33
• 3.6 方案可行性論證33
• 3.7 本章小結(jié)33-34
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計34-54
• 4.1 測力錨桿硬件設(shè)計34-40
• 4.1.1 測力錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計34-35
• 4.1.2 粘貼和連接應(yīng)變片35-36
• 4.1.3 集線盒結(jié)構(gòu)設(shè)計36-39
• 4.1.4 測力錨桿的線性驗證39-40
• 4.2 錨桿應(yīng)力計硬件設(shè)計40-44
• 4.2.1 錨桿應(yīng)力計整體硬件設(shè)計40-41
• 4.2.2 放大和A/D轉(zhuǎn)換電路41
• 4.2.3 數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路41-42
• 4.2.4 射頻電路42-43
• 4.2.5 電源和時鐘電路43
• 4.2.6 485串行通信接口電路設(shè)計43-44
• 4.2.7 撥碼開關(guān)電路44
• 4.3 通信分站的硬件設(shè)計44-48
• 4.3.1 通信分站硬件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計44-45
• 4.3.2 USB接口電路設(shè)計45-46
• 4.3.3 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計46-47
• 4.3.4 電源模塊設(shè)計47-48
• 4.3.5 閃存48
• 4.4 本安設(shè)計48-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計54-70
• 5.1 網(wǎng)絡(luò)通信軟件設(shè)計54-59
• 5.1.1 ZigBee通信軟件設(shè)計54-56
• 5.1.2 無線通訊數(shù)據(jù)包格式設(shè)計56-58
• 5.1.3 網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)答機(jī)制58-59
• 5.2 錨桿應(yīng)力計軟件設(shè)計59-63
• 5.2.1 錨桿應(yīng)力計初始化59-60
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計60-61
• 5.2.3 通信方式選擇61-62
• 5.2.4 錨桿應(yīng)力計主流程設(shè)計62-63
• 5.3 通信分站軟件設(shè)計63-66
• 5.3.1 通信分站軟件設(shè)計63-64
• 5.3.2 通信分站控制功能軟件設(shè)計64
• 5.3.3 人機(jī)交互界面設(shè)計64-66
• 5.4 上位機(jī)監(jiān)測軟件設(shè)計66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 第六章 系統(tǒng)性能測試70-76
• 6.1 測力錨桿的標(biāo)定70-71
• 6.2 錨桿應(yīng)力計功耗測試71-72
• 6.3 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信測試72
• 6.4 系統(tǒng)測試結(jié)果72-74
• 6.5 本章小結(jié)74-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 總結(jié)76-77
• 7.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文期刊目錄84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 陳靖;吳景東;;基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分析和應(yīng)用[J];工業(yè)控制計算機(jī);2010年11期

2 徐存東;何流;;基于ARM9的近程無人機(jī)飛行控制計算機(jī)的研究[J];計算機(jī)測量與控制;2011年10期

3 李忠奎;黃圓月;溫良;;基于Zigbee和CAN技術(shù)的煤礦頂板動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J];煤礦安全;2011年11期

4 劉明波;孫永燦;耿文建;;基于uC/OS-Ⅱ的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機(jī)工程與設(shè)計;2010年24期

5 孫書鷹;陳志佳;寇超;;新一代嵌入式微處理器STM32F103開發(fā)與應(yīng)用[J];微計算機(jī)應(yīng)用;2010年12期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 師巖哲;精確測量三軸試驗中微小應(yīng)變的傳感器的研制[D];中南大學(xué);2012年

，

本文編號：813802