近年来我国煤矿安全事端时有发生,安全形势非常严峻。在采矿出产的悉数过程中最常发生的便是冒顶事端。冒顶是因为煤矿岩石的稳定性差,当强壮的地压传递在顶板或两边时,使岩石遭受损坏而引发。为了防备冒顶事端的发生,应该把握矿井顶板压力规则。经过实时监测顶板压力的改变,能够研讨矿井顶板压力的规则,然后采纳防备措施,有效地避免事端的发生[1-2]。
因为煤矿综采作业面的环境很杂乱,巷道内有瓦斯、甲烷、煤尘等可燃性气体,因而设备必需要防爆、防尘。一起采煤机等一般都是大功率的设备,在运转和启停过程中会发生较强的电磁搅扰,因而,选用有线方法传输信号时,必定要做好信号的屏蔽以及远间隔传输信号的衰减等问题。无线 GHz无线通讯方法传输数据,无需杂乱的布线,且体系具有极强的抗搅扰性。因而,本体系选用无线传感网络的节点作为顶板压力数据收集的终端,选用无线方法将数据传送到会聚节点,会聚节点选用有线通讯方法将收集到的数据经过传输接口传输至地上的办理监控站,完结顶板压力的实时监控。体系框图如图1所示。
无线]WSN(Wireless Sensor Net)是指在必定区域内布置少量的具有无线通讯与核算才能的细小传感器节点,这些节点经过自安排方法构成能根据环境自主完结拟定使命的分布式智能化网络体系。传感器网络的节点间选用无线通讯,通讯间隔很短,一般都会选用多跳(multi-hop)方法。传感器网络能够在独立的环境下运转,也能够终究靠网关连接到网络上,使用户长途拜访。WSN是一个动态的网络,节点能够到处移动,网络具有无中心、自安排以及动态拓扑安排功用等特色。2 无线传感器网络节点
传感器节点(终端节点)是无线传感器网络的根本单元,具有数据收集、处理以及传送等功用,本体系中节点规划选用TI公司的
本体系选用GD-307型矿用顶板压力传感器,该传感器是监控矿井作业面的顶板压力改变的专用外表,能主动将作业面的顶板下沉转变为规范电信号输送给相关设备。GD-307输入电压为直流9 V~18 V,丈量规模为0~10 MPa,根本差错为2%,输出信号为1 mA~5 mA,传输间隔1 500 m。
[4]是专关于IEEE802.15.4和ZigBee使用而规划的片上体系(SoC),能够构成低成本的ZigBee节点。CC2430集成了抢先的CC2420射频(RF)收发器和增强的8051微处理器,32/64/128 KB的闪存以及业界抢先的ZigBee协议栈。CC2430具有8路输入8~14 bit模数转化口,1个802.15.4媒体存取操控(MAC)定时器,一个通用16 bit和2个8 bit定时器,具有极高的接纳灵敏度和抗搅扰功能。2.3 节点硬件规划[5]
本体系选用GD-307型矿用顶板压力传感器,该传感器输出为1 mA~5 mA信号,CC2430电源电压为3.6 V,ADC转化参阅电压也设为3.6 V,因而须将电流信号转化为0~3.6 V的电压信号,转化电路如图2所示。AD_IN为电流输入信号,抱负运放的虚短和虚断,输出电压为。当输入电流信号为1 mA时,输出电压为0.36 V,当输入电流信号为10 mA时,输出电压为3.6 V。P0_0为转化电压输出端,接CC2430模数转化通道0(即P0_0端)。CC2430中输入输出端口P0_0~P0_7可设置为模数转化通道。
CC2430使用如图3所示。ADC有三种操控寄存器:ADCCON1、ADCCON2和ADCCON3。ADCCON1寄存器操控ADC转化器的状况、转化开始以及触发脉冲等信息。ADCCON2寄存器操控选取参阅电压、采样频率以及A/D转化通道等信息。ADCCON3寄存器操控额定转化的通道号码,参阅电压、采样频率等信息,其编码和ADCCON2是彻底相同。ADCCON2寄存器操控字如表1。
本体系ADC通道为AIN0(P0_0),参阅电压输入AVDD_SOC引脚接3.6 V,作为ADC转化的参阅电压。ADC运转在32 MHz的体系时钟上,32 MHz 8分频,得到4 MHz的时钟,调制器和采样过滤器的时基为4 MHz。ADC转化所需的时刻取决于所选的采样频率。转化时刻可由下式给定:Tconv=(采样频率+16)×0.25 μs。故ADCCON2操控字为:01000000。转化后的数据实时经过无线网络发送至会聚节点,也能够存储在本地存储器中AT24LC08中,比及网络空闲时发送。