本文關(guān)鍵詞：基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

  更多相關(guān)文章： 頂板 離層監(jiān)測(cè) 低功耗 WaveMesh 無(wú)線傳輸

【摘要】：本課題是山西省科技廳重大專項(xiàng)項(xiàng)目(編號(hào):20131101029)“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及全壽命周期管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)”中的重要組成部分。隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)煤礦井下安全生產(chǎn)提出了更高要求,而頂板事故在礦井事故總數(shù)中的比重長(zhǎng)期居高不下,嚴(yán)重威脅了煤礦井下的生產(chǎn)安全以及井下工作人員的生命安全。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頂板狀態(tài)對(duì)于保障頂板安全具有重要作用。而目前頂板離層監(jiān)測(cè)主要以人工為主,即工人用觀測(cè)儀定時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù),這樣不僅工作量大,而且實(shí)時(shí)性差、誤差大;在有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,一旦線路老損或被腐蝕,將導(dǎo)致傳感器與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備通信中斷;雖然目前市場(chǎng)上也有其它無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),但存在著功耗高、通訊距離不能滿足要求等問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)一套新型低功耗的無(wú)線自組網(wǎng)頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板離層位移數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲(chǔ)和長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸,以便對(duì)其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和分析診斷,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。論文針對(duì)現(xiàn)有無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功耗高,系統(tǒng)無(wú)法滿足工作面用電需求,以及傳輸距離短導(dǎo)致的數(shù)據(jù)無(wú)法可靠上傳等缺陷,自主設(shè)計(jì)研發(fā)了一套頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)采用低功耗設(shè)計(jì)方式和定時(shí)喚醒工作模式,實(shí)現(xiàn)了超低功耗運(yùn)行;設(shè)計(jì)了基于內(nèi)嵌WaveMesh協(xié)議的無(wú)線模塊的通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了在井下巷道拐彎傾斜等環(huán)境中的無(wú)線數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距離可靠傳輸,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文的主要研究工作和成果如下:在大量查閱學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究與產(chǎn)品現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,通過(guò)在晉煤集團(tuán)欣科公司開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析,設(shè)計(jì)了頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案,確定了系統(tǒng)中離層儀和監(jiān)測(cè)主機(jī)的功能;選擇了無(wú)線WaveMesh技術(shù)作為本系統(tǒng)的無(wú)線通信技術(shù)。根據(jù)系統(tǒng)功能需求以及總體設(shè)計(jì)方案,確定了適合本系統(tǒng)的微處理器,開(kāi)發(fā)了以此為核心的相關(guān)外圍電路,使得離層儀能夠完成數(shù)據(jù)采集、信號(hào)傳輸、顯示和存儲(chǔ)功能,監(jiān)測(cè)主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)離層儀數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)以及可視化顯示。結(jié)合硬件電路,采用模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法,編寫(xiě)了離層儀和監(jiān)測(cè)主機(jī)的相關(guān)主程序、數(shù)據(jù)采集子程序、中斷服務(wù)程序和通訊程序等。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)系統(tǒng)各功能進(jìn)行了調(diào)試,試驗(yàn)結(jié)果表明:整個(gè)系統(tǒng)功能完善穩(wěn)定,運(yùn)行可靠且功耗低,數(shù)據(jù)采集顯示實(shí)時(shí)準(zhǔn)確,能滿足在井下長(zhǎng)時(shí)間工作以及遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊?對(duì)提高井下安全生產(chǎn)有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：頂板 離層監(jiān)測(cè) 低功耗 WaveMesh 無(wú)線傳輸
【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】：2016
【分類號(hào)】：TD327.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題背景和研究意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 機(jī)械式頂板離層儀13-14
• 1.2.2 智能式頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)14-15
• 1.3 頂板監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向15
• 1.4 本文的研究目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案分析與設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求分析16-17
• 2.2 系統(tǒng)總體方案17-19
• 2.2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)17
• 2.2.2 離層儀功能及原理17-18
• 2.2.3 監(jiān)測(cè)主機(jī)功能及原理18-19
• 2.3 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)19-26
• 2.3.1 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)20
• 2.3.2 無(wú)線通信技術(shù)的比較20-23
• 2.3.3 無(wú)線WaveMesh網(wǎng)絡(luò)23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)28-50
• 3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則28
• 3.2 微處理器芯片的選擇28-32
• 3.2.1 選取微處理器需要考慮的幾個(gè)因素28-29
• 3.2.2 微處理器的選取29-30
• 3.2.3 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)30-32
• 3.3 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)電路的硬件設(shè)計(jì)32-36
• 3.3.1 井下無(wú)線通信頻段的選擇32-33
• 3.3.2 無(wú)線模塊簡(jiǎn)介及外圍電路設(shè)計(jì)33-36
• 3.4 離層儀硬件設(shè)計(jì)36-44
• 3.4.1 電池的選型36-37
• 3.4.2 穩(wěn)壓芯片的選型37-38
• 3.4.3 位移數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)38-40
• 3.4.4 LED顯示模塊的設(shè)計(jì)40-42
• 3.4.5 存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)42-43
• 3.4.6 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)43-44
• 3.5 監(jiān)測(cè)主機(jī)硬件設(shè)計(jì)44-48
• 3.5.1 LCD液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)45-46
• 3.5.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)46-47
• 3.5.3 SD存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)47-48
• 3.6 硬件抗干擾設(shè)計(jì)48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 頂板離層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)50-70
• 4.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)IAR Embedded Workbench簡(jiǎn)介50-51
• 4.2 離層儀的單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)51-57
• 4.2.1 軟件的主程序設(shè)計(jì)51-53
• 4.2.2 定時(shí)采集存儲(chǔ)子程序設(shè)計(jì)53-57
• 4.2.3 外部光敏觸發(fā)子程序設(shè)計(jì)57
• 4.3 監(jiān)測(cè)主機(jī)的單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)57-65
• 4.3.1 監(jiān)測(cè)主機(jī)的主程序58
• 4.3.2 按鍵子程序設(shè)計(jì)58-59
• 4.3.3 LCD顯示程序設(shè)計(jì)59-63
• 4.3.4 SD卡存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)63-65
• 4.4 系統(tǒng)通信軟件設(shè)計(jì)65-67
• 4.5 軟件抗干擾設(shè)計(jì)67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試70-78
• 5.1 功耗測(cè)試70-71
• 5.2 傳感器精度測(cè)試71-72
• 5.3 試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建及測(cè)試72-76
• 5.4 無(wú)線信號(hào)通信質(zhì)量測(cè)試76-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 作者在攻讀碩士期間的研究成果86

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本文編號(hào)：1078048