基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用
网络安全与数据治理
赵阳羲，姬胜凯，李斌，杨志明，陈俊凯
中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京100083
摘要： 通过研究现有无线矿山压力监测系统中液压支架传感器应用情况，发现普遍存在数据传输不稳定与传感器功耗高问题，为此利用无线Mesh自组网技术设计煤矿液压支架压力传感器，克服数据传输不稳定及功耗高的问题。以STM32L412单片机为核心处理器，定时采集液压支架压力数据，对压力数据进行处理和存储，并控制数据通过无线Mesh网络传输至监测分站，最终到达地面监测系统。设计中将无线Mesh模块唤醒机制与STM32L412单片机低功耗模式结合设计，保证数据传输可靠性同时，兼顾传感器低功耗。经过现场实际应用，所设计的液压支架压力传感器在矿井下环境中数据传输稳定、传感器功耗低，适合煤矿工作面液压支架压力采集监测。
中图分类号：TD355 4;TP212文献标识码：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.01.010
引用格式：赵阳羲，姬胜凯，李斌，等.基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用［J］.网络安全与数据治理，2024，43（1）：73-78.
引用格式：赵阳羲，姬胜凯，李斌，等.基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用［J］.网络安全与数据治理，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
我国煤矿自上世纪70年引入综合机械化采煤技术(简称“综采技术”)［1］，煤矿开采效率显著提高，为经济的高速发展提供了充足的能源供应，同时经过各煤矿科研院所、煤矿企业单位50余年的不断探索、创新应用、持续发展，取得一系列瞩目的成果，形成针对不同煤层条件下综放开采技术与成套装备，综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法，也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术［2］。综采的主要装备包括采煤机、液压支架、端头支架、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带输送机等。液压支架是煤矿开采工作中的重要设备［3］，起到支撑顶板，保护采煤机、刮板输送机和采煤工作面工人安全作用。液压支架由金属构件和若干液压元件组成,以高压液体作为动力,能实现支撑、切顶、自移和推移刮板输送机等功能。液压支架对煤矿综采工作面的安全生产起着至关重要的作用,是采煤工作面实现高产高效的关键设备［4］，通过监测液压支架压力变化规律分析，得到液压支架工作初撑力、末阻力［5］、安全阀开启率、顶板周期来压［6］、推进度等重要信息，再对整个工作面液压支架的压力数据进行分析，可得出整个采煤工作面的矿压显现规律，液压支架的工作状态及矿压显现规律设定液压支架的一个循环为从液压支架的初撑力到末阻力的时间段［7］,为煤矿安全提供技术保障。
作者信息：
赵阳羲，姬胜凯，李斌，杨志明，陈俊凯
（中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京100083）
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