頂板離層監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集儀研究論文
論文摘要：根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀的測(cè)量原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)頂板的實(shí)際情況，采用以機(jī)械開關(guān)為基礎(chǔ)的的磁編碼直線相對(duì)位移傳感器, 實(shí)現(xiàn)頂板下沉量的非接觸式測(cè)量，采用MSP430F4793IP超低功耗單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、 顯示、 報(bào)警及傳輸?shù)裙δ埽瑥亩鵀轫敯逯ёo(hù)提供依據(jù)。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集儀,錨桿支護(hù),頂板離層,監(jiān)測(cè)
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(duì)于錨桿支護(hù)巷道來(lái)說(shuō),頂板離層則是最大的安全隱患。因此，對(duì)錨桿支護(hù)巷道進(jìn)行離層監(jiān)測(cè)，掌握頂板離層的狀況，并及時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)采集儀就是用以測(cè)試錨桿長(zhǎng)度范圍及范圍外的頂板離層狀況的監(jiān)測(cè)儀器，用于判別錨桿支護(hù)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(lái)避免頂板事故發(fā)生。
2．?dāng)?shù)據(jù)采集儀的組成及工作原理
頂板離層監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集儀主要用來(lái)采集編碼器的脈沖信號(hào)表示出的頂板離層的相對(duì)位移，并保存在閃存中，可通過(guò)無(wú)線裝置對(duì)該設(shè)備進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置及存儲(chǔ)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(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示頂板的離層量，當(dāng)頂板離層量超過(guò)一定限度，儀器報(bào)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(qiáng)。
（2）機(jī)械放大器：該放大器主要是對(duì)頂板的離層量進(jìn)行放大，以便于采集存儲(chǔ)。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(diǎn)。
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(jìn)行測(cè)量、采用機(jī)械式放大裝置進(jìn)行放大，對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理，之后進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示。其測(cè)量原理是：
A、B兩相脈沖分別通過(guò)MSP430F4793IP單片機(jī)的P1.2/P1.3中斷采集，以A相為基準(zhǔn)。當(dāng)單片機(jī)中斷偵測(cè)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(dāng)偵測(cè)到B相脈沖高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值加1，否則減1；如果是下降沿觸發(fā)中斷，當(dāng)偵測(cè)到B相脈沖高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)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(biāo)志MSP430F4793IP。
3.數(shù)據(jù)采集儀電氣研究
3.1主機(jī)芯片的選型
數(shù)據(jù)采集儀主機(jī)對(duì)PIE—1000-G05E光電軸角編碼器的輸出脈沖進(jìn)行收集、運(yùn)算、存儲(chǔ)和檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和各種參數(shù)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀取，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通訊。主要使用的芯片和設(shè)備包括單片機(jī)（MSP430F4793IP）、串行閃存芯片（JS28F128）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片（PCF8563）和總線控制芯片（EP1C3T100C8）。
4.結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明,該儀器是有效監(jiān)測(cè)巷道頂板離層的儀器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,安裝方便,測(cè)試快速可靠、效果很好，非常適合錨桿支護(hù)巷道的日常監(jiān)測(cè)。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(shí)，此數(shù)據(jù)采集儀的使用實(shí)現(xiàn)了礦井巷道頂板監(jiān)測(cè)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(duì)煤礦的安全生產(chǎn)具有一定的促進(jìn)作用,它為煤礦安全管理實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化奠定了基礎(chǔ)。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：在深刻理解頂板支護(hù)理論與數(shù)據(jù)采集原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，推出數(shù)據(jù)采集儀，實(shí)踐證明該儀器能有效監(jiān)測(cè)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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