頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀研究論文

2021-04-14 論文

　　論文摘要：根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀的測量原理，結(jié)合現(xiàn)場頂板的實際情況，采用以機械開關(guān)為基礎(chǔ)的的磁編碼直線相對位移傳感器, 實現(xiàn)頂板下沉量的非接觸式測量，采用MSP430F4793IP超低功耗單片機實現(xiàn)了對采集到的數(shù)據(jù)進行處理、顯示、報警及傳輸?shù)裙δ埽瑥亩鵀轫敯逯ёo提供依據(jù)。

　　論文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集儀,錨桿支護,頂板離層,監(jiān)測

　　1．引言

　　頂板離層是巷道圍巖變形和破壞的主要形式之一，對于錨桿支護巷道來說,頂板離層則是最大的安全隱患。因此，對錨桿支護巷道進行離層監(jiān)測，掌握頂板離層的狀況，并及時采取相應(yīng)的措施，阻止頂板失穩(wěn)、避免突發(fā)性破壞的發(fā)生具有重要意義。頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀就是用以測試錨桿長度范圍及范圍外的頂板離層狀況的監(jiān)測儀器，用于判別錨桿支護參數(shù)是否合理，巷道服務(wù)期間頂板是否穩(wěn)定，并以此為依據(jù)來避免頂板事故發(fā)生。

　　2．數(shù)據(jù)采集儀的組成及工作原理

　　頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀主要用來采集編碼器的'脈沖信號表示出的頂板離層的相對位移，并保存在閃存中，可通過無線裝置對該設(shè)備進行各種參數(shù)的設(shè)置及存儲數(shù)據(jù)的讀取。

　　2.1數(shù)據(jù)采集儀的組成

　　頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀主要由以下幾部分組成：

　　（1）數(shù)顯設(shè)備：該數(shù)顯設(shè)備可實時監(jiān)測顯示頂板的離層量，當頂板離層量超過一定限度，儀器報警。該數(shù)顯設(shè)備的處理器采用Microchip公司生產(chǎn)的MSP430F4793IP，其性能優(yōu)越，功耗低，資源豐富，數(shù)據(jù)處理能力強。

　　（2）機械放大器：該放大器主要是對頂板的離層量進行放大，以便于采集存儲。其外殼的材質(zhì)選用ABS樹脂，該樹脂具有突出的耐沖擊性、阻燃性和耐磨性等優(yōu)點。

　　2.2數(shù)據(jù)采集儀的工作原理

　　礦用本安數(shù)據(jù)采集儀的工作原理是：采用橋式電路進行測量、采用機械式放大裝置進行放大，對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號處理，之后進行存儲、顯示。其測量原理是：

　　A、B兩相脈沖分別通過MSP430F4793IP單片機的P1.2/P1.3中斷采集，以A相為基準。當單片機中斷偵測到A相脈沖觸發(fā)中斷，判斷是上升沿中斷還是下降沿中斷，如果是上升沿觸發(fā)中斷，當偵測到B相脈沖高電平時，計數(shù)器計數(shù)值加1，否則減1；如果是下降沿觸發(fā)中斷，當偵測到B相脈沖高電平時，計數(shù)器計數(shù)值減1，否則加1；P1.2中斷完成前，反轉(zhuǎn)A相觸發(fā)脈沖標志MSP430F4793IP。

　　3.數(shù)據(jù)采集儀電氣研究

　　3.1主機芯片的選型

　　數(shù)據(jù)采集儀主機對PIE—1000-G05E光電軸角編碼器的輸出脈沖進行收集、運算、存儲和檢測，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移設(shè)備對設(shè)備進行設(shè)置和各種參數(shù)及存儲數(shù)據(jù)的讀取，同時還實現(xiàn)和上位機的通訊。主要使用的芯片和設(shè)備包括單片機（MSP430F4793IP）、串行閃存芯片（JS28F128）、實時時鐘芯片（PCF8563）和總線控制芯片（EP1C3T100C8）。

　　4.結(jié)束語

　　實踐證明,該儀器是有效監(jiān)測巷道頂板離層的儀器,其結(jié)構(gòu)簡單合理,安裝方便,測試快速可靠、效果很好，非常適合錨桿支護巷道的日常監(jiān)測。有效地防止了頂板事故的發(fā)生有利于作業(yè)人員的人身安全。同時，此數(shù)據(jù)采集儀的使用實現(xiàn)了礦井巷道頂板監(jiān)測智能化，使煤礦巷道頂板安全管理的技術(shù)水平有較大提高,對煤礦的安全生產(chǎn)具有一定的促進作用,它為煤礦安全管理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化奠定了基礎(chǔ)。

　　本文作者創(chuàng)新點：在深刻理解頂板支護理論與數(shù)據(jù)采集原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗室實驗和現(xiàn)場實踐，推出數(shù)據(jù)采集儀，實踐證明該儀器能有效監(jiān)測巷道頂板離層情況，有效防止冒頂?shù)陌l(fā)生，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

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