[发明专利]智能型顶板位移传感器及其校表方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿压监测仪表，尤其涉及顶板离层仪。 

背景技术

目前，在煤矿开采中，为了生产安全要对顶板离层情况进行监测。顶板离层监测原理是，采用基点位移测量方法，在顶板上打一钻孔，在钻孔内设两个基点，孔口布置顶板离层传感器，当顶板发生运动时，两个基点的位置也发生变化，基点由钢丝绳牵引传感器内的机械部件运动，传递出电压信号。基点的运动属直线位移的变化，传感器的机械结构将位移的运动转换成角位移的旋转运动，旋转部件连接角位移传感器，角位移传感器输出与角度比例对应的电压信号。通过顶板位移传感器采集转换电压信号，显示数据并通过总线接口将数据发送到上位分站。顶板位移传感器市场上有的称为顶板离层仪或顶板位移传感表等。 

目前市场上的顶板位移传感器主要是电阻变换式。该传感器输出一个电压的信号，该信号反应了位移的大小。与本发明有关的顶板位移传感器如图1所示，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、液晶显示模块及两个电阻变换式离层传感器所组成。其不足是：使用红外数传来完成简单的数据采集等功能，红外数传距离小于1.5米，不能完成自动抄表，抄表时，工作人员需站在凳子上用矿灯照射红红外头才能读取数据，不能完成自动抄表。 

发明内容

本发明的目的是为解决顶板位移传感器抄表困难问题，对其进行改进，设计一种智能型顶板位移传感器，同时提出校表方法。 

一种智能型顶板位移传感器，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模 块、液晶显示模块及两个电阻变换式传感器所组成，其特征在于，它还包括一个无线数据传输模块和智能型数据采集器；其中： 

所述的无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块RSM3485电路中；嵌入时，无线数据传输模块的脚RXD与通讯模块RSM3485的脚RXD同时连接到单片机脚TXD上，通讯模块RSM3485的脚TXD通过一个二极管联接到单片机脚RXD上，无线数据传输模块的脚TXD通过一个电阻与上述二极管和单片机脚RXD的接点相连； 

所述的智能型数据采集器由主控模块M430FG4618、无线数据传输模块、按键模块ZLG7290B、电池接口、人机交互液晶模块通讯连接而成。 

上述的无线数据传输模块均是高度集成超低功耗半双工微功率模块，比如深圳市安美通科技有限公司生产的高度集成的超低功耗模块SX1212。 

当用户使用智能型数据采集器时，通过按键模块ZLG7290B发送命令给主控模块M430FG4618时，主控模块M430FG4618U1自动识别键盘命令，并且根据液晶模块当前处于哪个界面，从而发送不同的命令给无线数据传输模块，无线数据传输模块再通过无线电波发给智能型顶板位移传感器；智能型数据采集器同时接收智能型顶板位移传感器发出的信号。 

通过二极管和电阻构成精确的配合电路，使通讯模块RSM3485和无线数据传输模块兼容连接到同一接口上，单片机发送时通讯模块RSM3485和无线数据传输模块同时接收，当无线数据传输模块发送时因有二极管的存在，通讯模块RSM3485的电路不受影响，当通讯模块RSM3485发送时因有电阻的存在，无线数据传输模块的电路不受影响，实现了无线校对时不会影响到系统的在线检测通讯功能。 

智能型顶板位移传感器的模拟信号由电阻离层传感器产生，由AD转换模块采集；由电脑软件通过联网直接设定地址；由单片机内置的E2PPROM完成数据存储； 由数码显示模块连接数码管完成数据显示；由通讯模块模块RSM3485完成通讯；由无线数据传输模块完成无线校表功能；通过通讯模块RSM3485与电脑相连，构成矿压监控系统。由无线数据传输模块和智能型数据采集器完成无线校表和抄表功能。 

使用时，电阻变换式离层传感器通过快速接头与智能型顶板位移传感器相联，单片机通过SPI接口得到最终数据，处理后即可在液晶片上显示并存储起来，通过无线抄表器或者在线传输进行采集数据、数据存储、设定参数，并可将数据上传PC机进行数据处理。单片机智能接收无线指令，并且完成自动校表、抄表，设置参数等。 

无线数据传输模块是新一代的多通道嵌入式无线数传模块，可设置多个频道，可在线修改串口速率，发射功率，射频速率等各种参数，步进为1KHz，该模块创新的采用了高效的循环交织纠检错编码，其编码增益高达近3dBm，远远高与一般的前向纠错编码，对抗突发干扰和灵敏度都较大的改善。同时编码也包含可靠检错能力，能够自动滤除错误及虚假信息，真正实现了连接。所以该模块特别适合在强干扰的恶劣环境中使用。