基于Mesh網(wǎng)絡的頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、本課題是山西省科技廳重大專項項目（編號：20131101029）“基于物聯(lián)網(wǎng)的煤礦重大生產(chǎn)裝備狀態(tài)監(jiān)測及全壽命周期管理系統(tǒng)的開發(fā)”中的重要組成部分。隨著我國煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，對煤礦井下安全生產(chǎn)提出了更高要求，而頂板事故在礦井事故總數(shù)中的比重長期居高不下，嚴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。實時監(jiān)測頂板狀態(tài)對于保障頂板安全具有重要作用。而目前頂板離層監(jiān)測主要以人工為主，即工人用觀測儀定時到現(xiàn)場讀數(shù)，這樣不僅工作量大，

2、而且實時性差、誤差大；在有線監(jiān)測系統(tǒng)中，一旦線路老損或被腐蝕，將導致傳感器與數(shù)據(jù)監(jiān)測設備通信中斷；雖然目前市場上也有其它無線監(jiān)測系統(tǒng)，但存在著功耗高、通訊距離不能滿足要求等問題。因此，開發(fā)一套新型低功耗的無線自組網(wǎng)頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對頂板離層位移數(shù)據(jù)的實時采集、自動存儲和長距離無線傳輸，以便對其進行在線監(jiān)測和分析診斷，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　論文針對現(xiàn)有無線監(jiān)測系統(tǒng)功耗高，系統(tǒng)無法滿足工作面用電需求，以及傳輸距離短導致的數(shù)據(jù)

3、無法可靠上傳等缺陷，自主設計研發(fā)了一套頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)通過采用低功耗設計方式和定時喚醒工作模式，實現(xiàn)了超低功耗運行；設計了基于內(nèi)嵌WaveMesh協(xié)議的無線模塊的通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)了在井下巷道拐彎傾斜等環(huán)境中的無線數(shù)據(jù)的長距離可靠傳輸，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：
　　在大量查閱學習國內(nèi)外相關研究與產(chǎn)品現(xiàn)狀的基礎上，通過在晉煤集團欣科公司開展現(xiàn)場調(diào)研和對系統(tǒng)進行需求分析，設計了頂板離層監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案，確

4、定了系統(tǒng)中離層儀和監(jiān)測主機的功能；選擇了無線WaveMesh技術作為本系統(tǒng)的無線通信技術。
　　根據(jù)系統(tǒng)功能需求以及總體設計方案，確定了適合本系統(tǒng)的微處理器，開發(fā)了以此為核心的相關外圍電路，使得離層儀能夠完成數(shù)據(jù)采集、信號傳輸、顯示和存儲功能，監(jiān)測主機可以實現(xiàn)對各個離層儀數(shù)據(jù)的接收、存儲以及可視化顯示。
　　結(jié)合硬件電路，采用模塊化結(jié)構(gòu)的程序設計方法，編寫了離層儀和監(jiān)測主機的相關主程序、數(shù)據(jù)采集子程序、中斷服務程序和通訊程序