压力在线监测系统在井下液压支架的设计

环境工程2018·1295ChenmicalIntermediate当代化工研究95ChenmicalIntermediate当代化工研究技术应用与研究压力在线监测系统在井下液压支架的设计＊庞明超（大同煤矿集团虎龙沟煤业有限公司山西038300）摘要：目前我国大多数的煤矿企业都是使用着无线的压力在线监测系统，但是普通无线的压力在线监测系统存在着组网规模小，放线距离短，传输效率低等问题，具有很大的局限性。关键词：液压支架；压力监测；WaveMesh无线自组网；无线压力传感器中图分类号：T文献标识码：ADesignofPressureOnlineMonitoringSysteminUndergroundHydraulicSupportPangMingchao(DatongCoalMineGroupHulonggouCoalIndustryCO.,LTD.,Shanxi,038300)Abstract：Atpresent,mostcoalminingenterprisesinourcountryusewirelessonlinepressuremonitoringsystem,buttheordinarywirelessonlinepressuremonitoringsystemhastheproblemsofsmallnetworkingscale,shortpay-offdistance,lowtransmissionefficiency,andhasgreatlimitations.Keywords：hydraulicsupport；pressuremonitoring；WaveMeshwirelessadhocnetwork；wirelesspressuresensor如今，多数煤矿企业的煤炭开采越来越深，开采工作也越来越难进行，井下液压支架支撑的煤炭开采工作面所受地压越来越大，为了防止煤矿塌方，所以对井下液压支架压力监测方式进行变更非常重要。但是很多煤矿企业中的井下液压支架压力监测系统依旧以有线组网这一方式为主，所谓有线组网就是有线传感器将采集的数据通过电缆传输给压力监测站，压力监测分站再通过有线的方式把压力数据传递到液压监测主机。煤炭开采环境较差，在井下支架支撑起来的狭小空间中放置电缆和电缆维护是非常的不方便的，而且电缆容易受到岩石掉落的破坏，导致压力改变的数据无法完成及时传输。个别煤矿企业采用的井下液压支架压力监测系统是通过无线的方式将压力数据进行传播的，但是这些系统并没有采用WaveMesh无线自组网技术，所以有着以下缺点：组网规模需要扩大，压力数据上传延迟、系统的稳定性也有很大不足等。本文章为了解决这些缺陷，采用了WaveMesh无线自组网技术，将该技术在井下液压支架压力监测系统内加以应用，系统无线压力传感可以精确的监测液压支架压力改变，测量得到压力改变数据通过井下无线通信网络传输到无线监测分站中，利用光纤再将其传递到井上压力监测主机当中，保证井下液压支架压力监测系统的稳定性和及时性，在防止数据传送被其他因素打断的同时还能做到远距离的传送。1.系统运行原理(1)系统网络结构井下液压支架压力在线监测系统包括井上、井下两个部分，其中井上有监测主机、上位机软件以及矿用隔爆兼本质安全型交换机等装置，井下部分的无线压力传感器能够对3路压力数据进行采集并显示，所有传感器之间也能够有效实现数据传输，通过动态路由算法挑选与数据传输路径最适合的数据，将其传递至无线监测分站，而无线监测分站应用RS485总线连接光纤环网，将数据传输至地面监测主机当中。这样一来，基于上位机软件作用，系统可以高效率完成井下数据的显示与统计等诸多功能。(2)系统通信模式为了能够有效提升数据传输速度与质量，无线监测分站和光纤环网主要应用了RS485总线负责数据传输，无线监测分站以及无线压力传感器则使用WaveMesh无线自组网技术进行数据传输。WaveMesh无线自组网技术在多径路由协议以及跳频机制的协助下，能够避免外来无线影响。无线压力传感器可以自动组建并对网络功能进行维护，传感器进入、离开网络的时间不受限制，一旦系统内个别传感器瘫痪，其余网络依然可以维持正常运行。无线压力传感器运行于原路由过程中也会自动发现新路由，确保随时都能够使用最佳路由通信。单一无线压力传感器支持的最大传输距离是100ｍ，同时也可以运用255级中继路由，将无线通信距离加以延长。如果没有无线数据通信需求，那么无线网络将进入到休眠状态，降低功耗。2.无线压力传感器硬件设计无线压力传感器监控液压支架压力状态，并采集相关数据，这是系统设计最为重要的一点。无线压力传感器中包括单片机电路、压力信号采集电路、无线通信电路以及供电电路等装置，硬件结构。压力信号采集电路采集液压支架压力数据之后，会将数据转变成模拟电压信号，对信号进行放大、滤波处理，传输到单片机电路，完成处理的数据会显示于液晶屏，随后被储存在电路中，利用无线通信电路完成传输。按键、液晶显示等相关电路均可以设置无线压力传感器参数。(1)压力信号采集电路压力信号采集电路有压力探头、模数转换器AD7706、LM285-1.2这三种元件，采集电路。其中LM285-1.2是精密度非常高的带隙基准电压源，保证压力信号采集的精准度。3路压力探头使用高压油管和支架液压回路进行连接，液压回路具有的液体介质作用如果在压力探头上则会产生应变，压力探头通过应变原理会改变压力信号，将其改变成为电压信号，随后输入到AD7706。AD7706中的PGA编程控制可以对各个幅度输入信号进行放大，再利用SPI总线串行将信号传输到单片机当中。环境工程2018·1296ChenmicalIntermediate当代化工研究96ChenmicalIntermediate当代化工研究技术应用与研究变频技术在煤矿主扇风机节能改造中的应用解析＊马立乾（同煤集团电业有限责任公司山西037003）摘要：文章通过下文对煤矿主扇风机节能改造中变频技术应用的相关内容进行了阐述，而且，通过理论以及实践研究证明，主扇风机在改造后其节能效果与质量得到了明显提升。关键词：变频技术；煤矿；主扇风机；技能改造中图分类号：T文献标识码：AApplicationAnalysisofFrequencyConversionTechnologyinEnergy-savingTransformationofMainFaninCoalMineMaLiqian(TongmeiGroupElectricPowerCO.,LTD.,Shanxi,037003)Abstract：Thispaperdescribestherelatedcontentoftheapplicationoffrequencyconversiontechnologyintheenergy-savingtransformation,andthroughtheoreticalandpracticalresearch,itisprovedthattheenergy-savingeffectandqualityofthemainfanafterthetransformationhavebeensignificantlyimproved.Keywords：frequencyconversiontechnology；coalmines；mainfan；technicaltransformation作为能源消耗大户，煤矿企业非常关注高能耗用电装置的节能改造。凭借自身优越的节能特征，在煤矿企业中变频技术得到了有效的应用及推广。因此，文章通过下文对相关方面的内容从理论到技术方面进行了一一阐述。1.改造前风机可能出现的问题（1）矿井内的风量主要是利用对风门开度的调节扭转风道断面大小来完成的，这样一来，不但费力而且耗时大。（2）在启动电动机时，主要是选择应用直接打开的方式，在额定电流的5-7倍之间控制启动电流量，在电机以及机械严重的冲击下，电动机的运行情况会发生变化，使得电动机的应用寿命会被缩短。（3）通过对风门的调节，将通风阻力增加，调节主扇(2)无线通信电路无线通信电路设计一般会以微功率、低功耗无线组网模块BM200N为主。BM200N接口电路。其中BM200N内嵌无线移动自组网协议WaveMesh主要是在433MHz频段中运行，RF设定的调制模式为GFSK，该模式中保罗1个基本信道以及1～16个不等辅助信道，信道频点与具体数量可以依据实际需求进行配置。BM200N中ACT引脚更多情况下是在低功耗场所进行应用，能够将外设信号唤醒；SET引脚则是在配置模式选择中使用，将高电平调整到正常模式运行，低电平则进入到配置模式；此外，TXD和RXD引脚则是在收发无线数据以及RESET引脚中使用，将其作为模块复位引脚，仅服务于低电平。3.无线压力传感器软件设计无线压力传感器软件设计采用keil4，并利用模块化结构完成编程，其中包含主程序、数据采集以及液晶显示等诸多模块。当完成以上电操作之后，需要进行初始化处理，重点针对I/O口、UART、定时器等模块进行。无线压力传感器电源为电池，一般结束初始化操作之后便要进入到休眠状态，减少电池损耗，延长应用时间。传感器利用内部定时器、外部按键以及无线触发的方法可以将单片机唤醒：定时器需要安放计时标志，将单片机唤醒后开始定时采样，随后退出并且将标志去除；使用按键对传感器参数进行设定，压力数据校对，对于一些比较重要的参数需要将其储存于外部存储器当中，以免程序更新导致参数丢失。4.结语本文在针对普通无线传输的井下液压支架在线监测系统出现的缺陷，采用WaveMesh无线自组网技术，提出了一种新型井下液压支架压力在线监测系统的设计方案，该方案详细介绍了系统组成、无线自组网通信模式和无线压力传感器的软硬件设计。该系统在一些煤矿企业中的煤炭开采作业进行了长时间使用，可以及时的精确采集到井下液压支架压力改变数据，并且对于压力改变监测十分稳定，且该系统不需要繁琐的安置电缆和维护电缆，也处理岩石掉落对于信号传导干扰的问题，与此同时延长了数据无线传输距离，扩大了组网规模，提升了无线网络的稳定性、灵活性。测试报告中表明，该系统稳定、安全、可靠，将该系统应用到煤炭开采中可以提高作业的安全水平，防止塌方的发生。•【参考文献】[1]黄丹群.井下液压支架压力在线监测系统设计[J].工矿自动化,2015,(12):9-11.•【作者简介】庞明超（1988-），男，大同煤矿集团虎龙沟煤业有限公司；研究方向：机电管理。上接第95页下转第97页