發(fā)布時(shí)間：2017-09-08 11:36

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

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【摘要】：頂板監(jiān)測(cè)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(shí)、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(jì),針對(duì)當(dāng)前頂板監(jiān)測(cè)中實(shí)施復(fù)雜,單機(jī)功耗較大等問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了基于ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的煤礦巷道頂板應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)由測(cè)力錨桿,錨桿應(yīng)力計(jì)、通信分站和上位機(jī)四個(gè)部分組成。測(cè)力錨桿在一種專(zhuān)用錨桿對(duì)應(yīng)的位置上加工一對(duì)直槽,應(yīng)變片分別粘貼到兩個(gè)直槽中對(duì)應(yīng)的位置,一組對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片構(gòu)成一個(gè)全橋,在測(cè)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(hào)送到應(yīng)力計(jì),應(yīng)力計(jì)接收到這些模擬量信號(hào),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(duì)點(diǎn)接力的方式(即應(yīng)力計(jì)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(jì)與應(yīng)力計(jì)及與通信分站之間采用ZigBee無(wú)線通信,在無(wú)法進(jìn)行ZigBee無(wú)線通信的區(qū)域,可以通過(guò)485接口進(jìn)行串行通信。應(yīng)力計(jì)采用深度睡眠-定時(shí)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(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā),將來(lái)自應(yīng)力計(jì)的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)或485傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。通信分站還可以通過(guò)人機(jī)交互的模式對(duì)所有通信應(yīng)力計(jì)及其管理的其他設(shè)備進(jìn)行控制管理和數(shù)據(jù)查詢(xún),包括顯示數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、查詢(xún)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(xún)所有分站、導(dǎo)出數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)動(dòng)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(bào)警記錄等功能。系統(tǒng)中工作于井下的應(yīng)力計(jì),系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)都采取本安措施來(lái)滿(mǎn)足礦用(煤安)的本安要求。煤科院重慶分院測(cè)試表明,系統(tǒng)及各部分滿(mǎn)足要求�，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明,本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：頂板 應(yīng)力監(jiān)測(cè) ZigBee 深度睡眠-定時(shí)喚醒 時(shí)間同步
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)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(wú)線通信技術(shù)19-22
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)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(jì)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(jiǎn)介26-27
• 2.5 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹27-28
• 2.5.1 ZigBee開(kāi)發(fā)軟件介紹27-28
• 2.5.2 STM32開(kāi)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(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)方案31
• 3.3 錨桿應(yīng)力計(jì)技術(shù)指標(biāo)31-32
• 3.4 通信分站技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)34-54
• 4.1 測(cè)力錨桿硬件設(shè)計(jì)34-40
• 4.1.1 測(cè)力錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)36-39
• 4.1.4 測(cè)力錨桿的線性驗(yàn)證39-40
• 4.2 錨桿應(yīng)力計(jì)硬件設(shè)計(jì)40-44
• 4.2.1 錨桿應(yīng)力計(jì)整體硬件設(shè)計(jì)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(dòng)電路41-42
• 4.2.4 射頻電路42-43
• 4.2.5 電源和時(shí)鐘電路43
• 4.2.6 485串行通信接口電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.7 撥碼開(kāi)關(guān)電路44
• 4.3 通信分站的硬件設(shè)計(jì)44-48
• 4.3.1 通信分站硬件結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.2 USB接口電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.3 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.4 電源模塊設(shè)計(jì)47-48
• 4.3.5 閃存48
• 4.4 本安設(shè)計(jì)48-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-70
• 5.1 網(wǎng)絡(luò)通信軟件設(shè)計(jì)54-59
• 5.1.1 ZigBee通信軟件設(shè)計(jì)54-56
• 5.1.2 無(wú)線通訊數(shù)據(jù)包格式設(shè)計(jì)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(jì)軟件設(shè)計(jì)59-63
• 5.2.1 錨桿應(yīng)力計(jì)初始化59-60
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)60-61
• 5.2.3 通信方式選擇61-62
• 5.2.4 錨桿應(yīng)力計(jì)主流程設(shè)計(jì)62-63
• 5.3 通信分站軟件設(shè)計(jì)63-66
• 5.3.1 通信分站軟件設(shè)計(jì)63-64
• 5.3.2 通信分站控制功能軟件設(shè)計(jì)64
• 5.3.3 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)64-66
• 5.4 上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 第六章 系統(tǒng)性能測(cè)試70-76
• 6.1 測(cè)力錨桿的標(biāo)定70-71
• 6.2 錨桿應(yīng)力計(jì)功耗測(cè)試71-72
• 6.3 ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信測(cè)試72
• 6.4 系統(tǒng)測(cè)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(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 陳靖;吳景東;;基于ZigBee協(xié)議的無(wú)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(jì)算機(jī);2010年11期

2 徐存東;何流;;基于ARM9的近程無(wú)人機(jī)飛行控制計(jì)算機(jī)的研究[J];計(jì)算機(jī)測(cè)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2010年24期

5 孫書(shū)鷹;陳志佳;寇超;;新一代嵌入式微處理器STM32F103開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J];微計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2010年12期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

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本文編號(hào)：813802