[实用新型]煤矿超长工作面支架压力数据分段拟合测量传输装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿工作面支架压力监测和数据传输技术领域，具体是一种煤矿超长工作面支架压力数据分段拟合测量传输装置。

背景技术

目前煤矿工作面支架压力监测系统一般是由工业总线进行传输，系统由一个主站和若干个接在总线上的分站构成，由主站轮询向各个分站查询数据。主站通常在地面，分站分布在各个液压支架上，整个压力监测系统传输线路可能长达数公里。为了长距离可靠传输，通讯速率常设为5kbps或2.4kbps，一般系统总线的查询周期为秒级。由于近些年来超长工作面的出现，工作面可能多达200个支架分站，这大大延长了总线查询的时间。

而分站的采样时间则要快得多，比如每秒采样3次。每个分站设为8bits采样，支架前柱、后柱、前梁各采集两个点数据，则每次采样是6个字节数据，按每秒采样3次计算，每个分站每秒待传输数据为18个字节。异步通信时每个字节数据通常为11bits传输，一个分站一秒共198bits，按5kbps速率传输，需时0.04S，设数据传输保护间隔时间为传送数据时间的10%，即0.004S。则每个分站发送数据需时0.044S。主站轮询每次两个字节22bits，即轮询加间隔时间为0.0044+0.00044=0.00484S。因此一个分站查询与应答总时间为：0.044+0.00484=0.04884S。考虑分站与分站查询之间的保护时间间隔也设为0.0044S，则一个分站实际数据传输所需时间约为：0.05324S。

超长工作面可能多达200个支架分站，则查询扫描一周的时间为0.05324×200=10.648S左右。这时矛盾出现了，全部200个支架1秒内采集的数据，需要约11秒进行传输，而在传输过程中，分站内又积累存贮了11倍的数据。为了解决这样的问题，实际支架压力监测系统不得不降低分站的采样速率，也就是抛弃大量的数据。如数据减少到每秒采样1次，200个分站数据传输时间仍需要3.36S左右。也就是说，对于200个分站，这种直接数据传输的系统，采样间隔只延长到4秒左右采样一次，才能满足数据实时传输的要求。

然而，实际支架压力数据曲线中存在有奇异变化的信号，即移架时的压力突降、保持低压、再升压和调整压力的过程。通常整个移架过程持续约7~8秒，其中降压时间约1秒，升压时间约1秒。这个移架过程是人工操作的，整个24小时的压力曲线被这样一个个移架过程分成2~3小时长的若干个工作周期，在这2~3小时长的时间内，压力曲线的变化是比较缓慢的，移架过程的压力变化对于计算煤矿工作面压力有非常重要的意义。显然，由于移架时产生的奇异信号，分站的采样间隔长至4秒一次是不实际的，会丢失重要的信息。因此，对于超长工作面支架压力监测需要采用新的数据采集与传输技术。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种煤矿超长工作面支架压力数据分段拟合测量传输装置，能够实现超长工作面支架压力监测系统的数据有效监测与传输。

本实用新型采用的技术方案：一种煤矿超长工作面支架压力数据分段拟合测量传输装置，包括用于数据采集和数据分段拟合的处理器，用于采集煤矿工作面支架前梁、前柱和后柱压力的压力传感器和就地显示压力数据的显示器；所述的压力传感器通过预处理电路连接处理器的输入端；所述的显示器与处理器的输出端连接，所述的处理器的输出端还连接有用于存储数据的存贮器和用于与主站通讯的485通信接口。

优选的，所述的处理器采用STC15F2K60S2单片机。

优选的，所述的压力传感器采用GYD10六路压力传感器。

优选的，所述的预处理电路采用基于INA128芯片的放大电路和基于LM358芯片的低通滤波器。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的煤矿超长工作面支架压力数据分段拟合测量传输装置，采用六路压力传感器，能够同时采集工作面支架前梁、前柱和后柱的压力，并就地显示。各个分站根据主站查询周期将数据进行分段，将上次查询结束到本次查询开始这段时间内的数据作为分段数据，分段数据保存在存贮器内，当接收到主站发来的查询指令后，处理器对这个分段内的数据进行多项式拟合，将拟合系数传输给主站，主站根据拟合系数恢复出数据。这样大大减少了要传输的数据量，且不会丢失重要的数据信息，还固定了每个查询周期的数据传输量，方便数据管理。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的硬件连接图；

图3是本实用新型分站主程序流程图；