基于無線Mesh自組網煤礦液壓支架壓力傳感器設計與應用
網絡安全與數據治理
趙陽羲，姬勝凱，李斌，楊志明，陳俊凱
中國電子信息產業集團有限公司第六研究所，北京100083
摘要： 通過研究現有無線礦山壓力監測系統中液壓支架傳感器應用情況，發現普遍存在數據傳輸不穩定與傳感器功耗高問題，為此利用無線Mesh自組網技術設計煤礦液壓支架壓力傳感器，克服數據傳輸不穩定及功耗高的問題。以STM32L412單片機為核心處理器，定時采集液壓支架壓力數據，對壓力數據進行處理和存儲，并控制數據通過無線Mesh網絡傳輸至監測分站，最終到達地面監測系統。設計中將無線Mesh模塊喚醒機制與STM32L412單片機低功耗模式結合設計，保證數據傳輸可靠性同時，兼顧傳感器低功耗。經過現場實際應用，所設計的液壓支架壓力傳感器在礦井下環境中數據傳輸穩定、傳感器功耗低，適合煤礦工作面液壓支架壓力采集監測。
中圖分類號：TD355 4;TP212文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.01.010
引用格式：趙陽羲，姬勝凱，李斌，等.基于無線Mesh自組網煤礦液壓支架壓力傳感器設計與應用［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（1）：73-78.
引用格式：趙陽羲，姬勝凱，李斌，等.基于無線Mesh自組網煤礦液壓支架壓力傳感器設計與應用［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（1）：73-78.
Design and application of coal mine hydraulic support pressure sensor based on wireless Mesh Ad Hoc network
Zhao Yangxi, Ji Shengkai, Li Bin, Yang Zhiming, Chen Junkai
The Sixth Research Institute of China Electronics Information Corporation, Beijing 100083, China
Abstract： By research the application of hydraulic support sensors in existing wireless mine pressure monitoring systems, it′s fowd that it always exists unstable data transmission and high sensor power consumption problems. This paper introduces a kind of coal mine hydraulic support pressure sensor based on wireless Mesh ADHoc network, to overcome the problems of unstable data transmission and high sensor power. It takes STM32L412 microcontroller as the core processor, regularly collects pressure data of hydraulic supports, process and stoves the pressure data, and controls the data transferred through the wireless Mesh network to the substation, the pressure data finally reach the ground system. The design combines Mesh module wakeup mechanism with STM32L412 microcontroller lowpower mode to ensure data transmission reliability while also considering the low power consumption of the sensor. After onsite practical application, the hydraulic support pressure sensor has achieved the design goals in terms of network data transmission and low power consumption in the coal mine underground environment, it is suitable for pressure collection and monitoring of hydraulic supports in coal mining face.
Key words : pressure sensor; wireless Mesh; Ad Hoc network; low power consumption
引言
我國煤礦自上世紀70年引入綜合機械化采煤技術(簡稱“綜采技術”)［1］，煤礦開采效率顯著提高，為經濟的高速發展提供了充足的能源供應，同時經過各煤礦科研院所、煤礦企業單位50余年的不斷探索、創新應用、持續發展，取得一系列矚目的成果，形成針對不同煤層條件下綜放開采技術與成套裝備，綜放開采技術已經成為我國開采厚煤層的主要方法，也是我國在世界煤炭開采行業的標志性技術［2］。綜采的主要裝備包括采煤機、液壓支架、端頭支架、刮板輸送機、轉載機、破碎機、順槽膠帶輸送機等。液壓支架是煤礦開采工作中的重要設備［3］，起到支撐頂板，保護采煤機、刮板輸送機和采煤工作面工人安全作用。液壓支架由金屬構件和若干液壓元件組成,以高壓液體作為動力,能實現支撐、切頂、自移和推移刮板輸送機等功能。液壓支架對煤礦綜采工作面的安全生產起著至關重要的作用,是采煤工作面實現高產高效的關鍵設備［4］，通過監測液壓支架壓力變化規律分析，得到液壓支架工作初撐力、末阻力［5］、安全閥開啟率、頂板周期來壓［6］、推進度等重要信息，再對整個工作面液壓支架的壓力數據進行分析，可得出整個采煤工作面的礦壓顯現規律，液壓支架的工作狀態及礦壓顯現規律設定液壓支架的一個循環為從液壓支架的初撐力到末阻力的時間段［7］,為煤礦安全提供技術保障。
作者信息：
趙陽羲，姬勝凱，李斌，楊志明，陳俊凱
（中國電子信息產業集團有限公司第六研究所，北京100083）
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