頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀研究論文
論文摘要：根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀的測量原理，結(jié)合現(xiàn)場頂板的實際情況，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(jī)實現(xiàn)了對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、 顯示、 報警及傳輸?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
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(hù)巷道來說,頂板離層則是最大的安全隱患。因此，對錨桿支護(hù)巷道進(jìn)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(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(jìn)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(dāng)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(qiáng)。
（2）機(jī)械放大器：該放大器主要是對頂板的離層量進(jìn)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(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)行測量、采用機(jī)械式放大裝置進(jìn)行放大，對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號處理，之后進(jìn)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(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(dāng)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(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、存儲和檢測，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移設(shè)備對設(shè)備進(jìn)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(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(hù)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(jìn)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(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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