頂板離層監測資料採集儀研究論文
論文摘要：根據資料採集儀的測量原理，結合現場頂板的實際情況，採用以機械開關為基礎的的磁編碼直線相對位移感測器, 實現頂板下沉量的非接觸式測量，採用MSP430F4793IP超低功耗微控制器實現了對採集到的資料進行處理、 顯示、 報警及傳輸等功能，從而為頂板支護提供依據。
論文關鍵詞：資料採集儀,錨杆支護,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，對於錨杆支護巷道來說,頂板離層則是最大的安全隱患。因此，對錨杆支護巷道進行離層監測，掌握頂板離層的狀況，並及時採取相應的措施，阻止頂板失穩、避免突發性破壞的發生具有重要意義。頂板離層監測資料採集儀就是用以測試錨杆長度範圍及範圍外的頂板離層狀況的監測儀器，用於判別錨杆支護引數是否合理，巷道服務期間頂板是否穩定，並以此為依據來避免頂板事故發生。
2．資料採集儀的組成及工作原理
頂板離層監測資料採集儀主要用來採集編碼器的脈衝訊號表示出的頂板離層的相對位移，並儲存在快閃記憶體中，可透過無線裝置對該裝置進行各種引數的設定及儲存資料的讀取。
2.1資料採集儀的組成
頂板離層監測資料採集儀主要由以下幾部分組成：
（1）數顯裝置：該數顯裝置可實時監測顯示頂板的離層量，當頂板離層量超過一定限度，儀器報警。該數顯裝置的處理器採用Microchip公司生產的MSP430F4793IP，其效能優越，功耗低，資源豐富，資料處理能力強。
（2）機械放大器：該放大器主要是對頂板的離層量進行放大，以便於採集儲存。其外殼的材質選用ABS樹脂，該樹脂具有突出的`耐衝擊性、阻燃性和耐磨性等優點。
2.2資料採集儀的工作原理
礦用本安資料採集儀的工作原理是：採用橋式電路進行測量、採用機械式放大裝置進行放大，對訊號進行模數轉換、訊號處理，之後進行儲存、顯示。其測量原理是：
A、B兩相脈衝分別透過MSP430F4793IP微控制器的P1.2/P1.3中斷採集，以A相為基準。當微控制器中斷偵測到A相脈衝觸發中斷，判斷是上升沿中斷還是下降沿中斷，如果是上升沿觸發中斷，當偵測到B相脈衝高電平時，計數器計數值加1，否則減1；如果是下降沿觸發中斷，當偵測到B相脈衝高電平時，計數器計數值減1，否則加1；P1.2中斷完成前，反轉A相觸發脈衝標誌MSP430F4793IP。
3.資料採集儀電氣研究
3.1主機晶片的選型
資料採集儀主機對PIE—1000-G05E光電軸角編碼器的輸出脈衝進行收集、運算、儲存和檢測，透過資料轉移裝置對裝置進行設定和各種引數及儲存資料的讀取，同時還實現和上位機的通訊。主要使用的晶片和裝置包括微控制器（MSP430F4793IP）、序列快閃記憶體晶片（JS28F128）、實時時鐘晶片（PCF8563）和匯流排控制晶片（EP1C3T100C8）。
4.結束語
實踐證明,該儀器是有效監測巷道頂板離層的儀器,其結構簡單合理,安裝方便,測試快速可靠、效果很好，非常適合錨杆支護巷道的日常監測。有效地防止了頂板事故的發生有利於作業人員的人身安全。同時，此資料採集儀的使用實現了礦井巷道頂板監測智慧化，使煤礦巷道頂板安全管理的技術水平有較大提高,對煤礦的安全生產具有一定的促進作用,它為煤礦安全管理實現網路化、資訊化奠定了基礎。
本文作者創新點：在深刻理解頂板支護理論與資料採集原理的基礎上，結合實驗室實驗和現場實踐，推出資料採集儀，實踐證明該儀器能有效監測巷道頂板離層情況，有效防止冒頂的發生，為煤礦的安全生產提供保障。
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