頂板離層監測數據采集儀研究論文
論文摘要：根據數據采集儀的測量原理，結合現場(chǎng)頂板的實(shí)際情況，采用以機械開(kāi)關(guān)為基礎的的磁編碼直線(xiàn)相對位移傳感器, 實(shí)現頂板下沉量的非接觸式測量，采用MSP430F4793IP超低功耗單片機實(shí)現了對采集到的數據進(jìn)行處理、 顯示、 報警及傳輸等功能，從而為頂板支護提供依據。
論文關(guān)鍵詞：數據采集儀,錨桿支護,頂板離層,監測
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(lái)說(shuō),頂板離層則是最大的安全隱患。因此，對錨桿支護巷道進(jìn)行離層監測，掌握頂板離層的狀況，并及時(shí)采取相應的措施，阻止頂板失穩、避免突發(fā)性破壞的發(fā)生具有重要意義。頂板離層監測數據采集儀就是用以測試錨桿長(cháng)度范圍及范圍外的頂板離層狀況的監測儀器，用于判別錨桿支護參數是否合理，巷道服務(wù)期間頂板是否穩定，并以此為依據來(lái)避免頂板事故發(fā)生。
2．數據采集儀的組成及工作原理
頂板離層監測數據采集儀主要用來(lái)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(guò)無(wú)線(xiàn)裝置對該設備進(jìn)行各種參數的設置及存儲數據的讀取。
2.1數據采集儀的組成
頂板離層監測數據采集儀主要由以下幾部分組成：
�。�1）數顯設備：該數顯設備可實(shí)時(shí)監測顯示頂板的離層量，當頂板離層量超過(guò)一定限度，儀器報警。該數顯設備的處理器采用Microchip公司生產(chǎn)的MSP430F4793IP，其性能優(yōu)越，功耗低，資源豐富，數據處理能力強。
�。�2）機械放大器：該放大器主要是對頂板的離層量進(jìn)行放大，以便于采集存儲。其外殼的材質(zhì)選用ABS樹(shù)脂，該樹(shù)脂具有突出的`耐沖擊性、阻燃性和耐磨性等優(yōu)點(diǎn)。
2.2數據采集儀的工作原理
礦用本安數據采集儀的工作原理是：采用橋式電路進(jìn)行測量、采用機械式放大裝置進(jìn)行放大，對信號進(jìn)行模數轉換、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(guò)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(shí)，計數器計數值加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(shí)，計數器計數值減1，否則加1；P1.2中斷完成前，反轉A相觸發(fā)脈沖標志MSP430F4793IP。
3.數據采集儀電氣研究
3.1主機芯片的選型
數據采集儀主機對PIE—1000-G05E光電軸角編碼器的輸出脈沖進(jìn)行收集、運算、存儲和檢測，通過(guò)數據轉移設備對設備進(jìn)行設置和各種參數及存儲數據的讀取，同時(shí)還實(shí)現和上位機的通訊。主要使用的芯片和設備包括單片機（MSP430F4793IP）、串行閃存芯片（JS28F128）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片（PCF8563）和總線(xiàn)控制芯片（EP1C3T100C8）。
4.結束語(yǔ)
實(shí)踐證明,該儀器是有效監測巷道頂板離層的儀器,其結構簡(jiǎn)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(shí)，此數據采集儀的使用實(shí)現了礦井巷道頂板監測智能化，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(shí)現網(wǎng)絡(luò )化、信息化奠定了基礎。
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：在深刻理解頂板支護理論與數據采集原理的基礎上，結合實(shí)驗室實(shí)驗和現場(chǎng)實(shí)踐，推出數據采集儀，實(shí)踐證明該儀器能有效監測巷道頂板離層情況，有效防止冒頂的發(fā)生，為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。
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