面向煤機自供電無線監(jiān)測裝置的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、煤炭對于當今中國社會來說是重要的生產(chǎn)要素之一，煤機的自動化水平直接關(guān)系著煤礦的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。礦用機械中的掘進機之類的旋轉(zhuǎn)型機械，在工作過程中很容易受到煤層的各種撞擊，進而會導(dǎo)致礦用煤機出現(xiàn)機械系統(tǒng)的故障，其故障往往表現(xiàn)為異常的振動和溫度變化，因此對于煤機在工作過程中的振動和溫度狀態(tài)進行監(jiān)測就非常重要了。而傳統(tǒng)的煤機監(jiān)測方式一般為有線測量，但是有線的測量方式由于跟旋所導(dǎo)致線路纏繞等問題不能廣泛實施，無線傳感(WSN)技術(shù)能夠有效地解

2、決監(jiān)測設(shè)備跟旋難題。但是在無線傳感設(shè)備中基本都是由電池來負責(zé)提供能量，電池的電量又給無線設(shè)備的持續(xù)工作能力帶來了限制，對于已經(jīng)安裝到煤機中的無線傳感設(shè)備的電池進行更換和充電更是成本巨大。因此對于具有自供電功能的無線傳感器終端設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進行研究具有很大的現(xiàn)實意義。
　　本文以研究在線監(jiān)測采煤機械工作狀態(tài)的設(shè)備所需關(guān)鍵技術(shù)為目的，在調(diào)研了所需自供電及無線傳感技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)樣機的設(shè)計。首先，我們針對發(fā)電器件設(shè)計了專用的

3、能源管理電路;而后，我們采用Spartan6 FPGA芯片作為核心控制模塊;采用了數(shù)字式溫度傳感器DS18B20設(shè)計溫度傳感模塊，在-20℃～80℃范圍內(nèi)的測量精度可以達到±0.5℃;基于數(shù)字式加速度傳感器ADXL345設(shè)計振動傳感模塊，其最高采樣率能夠達到3.2KHz;無線通信模塊采用藍牙芯片CC2540完成低功耗、小范圍的傳感數(shù)據(jù)傳輸。通過動態(tài)功耗管理技術(shù)完成系統(tǒng)運行邏輯的設(shè)計，基于ISE平臺完成程序編寫和調(diào)試。最后通過一系列的實驗