资源描述：
《微功耗无线围岩变形监测系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、微功耗无线围岩变形监测系统设计秦海涛微功耗无线围岩变形监测系统设计DesignoftheWirelessDeformationMonitoringSystemwithMicro▬powerConsumptionforRoadwayWallRock1,2秦海涛12(中国煤炭科工集团天地科技股份有限公司,北京100013;煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013)摘要:巷道围岩变形监测是评价巷道支护质量、优化支护参数和保障顶板安全的重要手段。当大量安装围岩变形监测传感器进行监测时,经常遇到无稳定外部交流电源供电且布线繁琐等问题,为此开
2、发了一种微功耗定时采样的围岩变形监测系统。采用电池供电和ZigBee无线传输方案,通过本质低功耗设计、软件优化设计和电源管理降低系统功耗。实测结果验证该系统最低工作电流可达到微安级,系统不需要更换电池就可以正常工作3年以上。关键词:定时采样自动采样无线围岩变形微功耗MSP430中图分类号:TH862文献标志码:AAbstract:Deformationmonitoringofroadwaywallrockisveryimportantmeansforevaluatingsupportingquality,optimizingsupporti
3、ngparametersandensuringsafetyoftheroof.Wheninstallinglargeamountofdeformationsensorsformonitoring,theremaynotbestableexternalACpowersupplies,andthewiringsaretedious.Thusthemicro▬powerconsumptionandtimelysamplingroadwaydeformationmonitoringsystemisdeveloped.Thesystemispower
4、edbybatteries;andtheZigBeewirelesstransmissionstrategyisadopted.Throughessentiallylowpowerdesignandoptimizedsoftwaredesign,theresultsofpracticaltestverifythattheminimumoperatingcurrentisinμAlevel,thesystemcanbeoperatednormallyuptothreeyearswithoutreplacingthebatteries.Keyw
5、ords:TimedsamplingAutomaticsamplingWirelessRoadwaydeformationMicro▬powerconsumptionMSP4300引言1系统结构设计在巷道挖掘后或开采过程中,煤体的原有应力平无线围岩变形自动监测系统主要由传感器、无线[1]衡状态被破坏,煤体就可能发生变形破坏。因此有数据通信网关和地面监控主机组成。系统结构如图1必要在巷道内布置围岩变形监测系统,科学评价巷道所示。支护质量,优化支护参数,及时预警,保障顶板安全。围岩变形监测系统一般在顶底板、两帮、锚杆、锚索布置围岩移动传感器、应
6、力传感器,用于监测支护体变形和受力状态。巷道一般长达数千米,传感器数量[2]较多,若采用电缆为传输介质,常常会遇到安装费[3]时、布线繁琐和线缆断裂等难题。回采工作面开采时间有时长达一年,在某些监测位置可能无法获取交流电源。考察系统监测需求,其采样频率为一小时甚至几小时采样一次即可。因此系统必须具备无线通信、超低功耗、电池供电、定时开机采样、自动关机休眠等功能。天地科技股份有限公司开采设计事业部青年创新基金资助项目(编号:KJ▬2013▬TDKC▬13)。图1系统结构图修改稿收到日期:2014-04-24。作者秦海涛(1981-),男,20
7、07年毕业于中北大学微电子学与固体电Fig.1Structureofthesystem子学专业,获硕士学位,助理研究员;主要从事矿用监测监控、通信系统、传感器等的研究。传感器负责采集围岩变形量、锚杆受力、锚索受力36PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.35No.11November2014微功耗无线围岩变形监测系统设计秦海涛数据,并通过无线通信的方式将数据传输至无线数据低功耗待机状态。所有空闲的CMOS器件输入端都应通信网关。无线数据通信网关负责收集所有传感器的作接地处理,防止因静电感应造成逻辑状态意外翻
8、转,[8]监测数据并将其打包发送至地面监控主机。导致系统工作异常。考虑到传感器数量众多且需灵活布置,故采用内本设计选用微功耗单片机MSP430F247作为系统置电池供电。传感器由
