手持红外数据采集器硬件系统设计文献综述
2020-04-10 16:29:26
随着红外技术的不断发展,红外技术应用于煤矿井下变得越来越成熟,也为解决一些长期困扰煤矿安全的问题提供了更为先进的技术装备。红外技术早期在煤矿中应用是红外光电开关,主要用于风门的开关,自动洒水等,其后是红外测温技术在矿井中的应用,用于查找电气故障、探火、探水等。对煤矿安全起重大作用的气体分析器将会越来越得到重视和推广应用[1]。
由于煤矿生产环境恶劣、装备差,为了保证安全, 煤矿企业需要装备大量的监测设备, 对煤矿生产的各个环节进行监控,通过数据分析, 预测预报各种可能发生的灾害, 以避免人员的伤亡。例如, 压力计是煤矿安全生产的必备监测装置, 它可以实时监测顶板的压力, 并可以立即显示当前压力; 它可以定时采集压力值, 并储存起来, 以便将压力数据发送给计算机进行分析, 预测顶板何时来压, 保障煤炭的安全生产。
数据分析需要将压力计存储的压力值带到地面, 交给计算机处理, 一般采取的方式是通过数据采集器将压力值储存到采集器中的存储芯片中, 通过 RS232 串口方式或红外方式传给计算机。由于煤矿 安全的要求, 采集器与压力计通过 RS232 的连接方 式逐渐被淘汰。红外方式由于没有直接的电气连接, 不会出现短路而导致产生电火花的情况(电火花是导致煤尘爆炸的根本原因), 而且抗干扰强, 不存在电磁兼容问题, 因此成为主要的数据传输方式[2]。
根据矿山压力理论,要抓住综采工作面下采动围岩运动和应力场变化规律这个核心,就必须对综采工作面上的综采支架的压力、位移及速度的数据进行分析。在设计集信息采集技术、信息传输技术、信息处理技术及预测预报技术于一体的综采支架安全监测系统的过程中,设计了一种红外无线手持采集器,作为数据采集的辅助手段。首先是通过红外方式将数据采集到手持采集器[3],而后通过USB方式上传至计算机。在实际使用中数据传输准确、无丢失现象。
2 红外技术
2.1 红外通信的基本原理
红外通信是利用 950nm 近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信 号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进制 数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM) 两种方法。如图1所示,PPM波形图。
图1 PPM 波形图
2.2 红外通信的优点及用途
红外通讯技术的特点 :红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术,被众多的硬件和软件平台所支持:
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