一种矿井巷道断面瞬时监测系统设计.pdf

第 4 1 卷 第 1期 2 0 1 5 年 1月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a nd M i ne Au t oma t i on Vo 1 ． 4l NO ．1 J a n ．2 Ol 5 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 1 0 0 8 0 ～ 0 5 鲁 忠 良， 付 腾 ， 傅 同． 一 种矿 井巷 道断 面 瞬时监 测 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 2 0 系统设计 E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 1 8 0 8 4 ． 一 种矿井巷道断面瞬时监测系统设计 鲁 忠 良 。 ， 付腾 ， 傅 同。 1 ． 河南 理工 大学 安 全科学 与工 程学 院 ， 河南 焦作4 5 0 0 0 3 ； 2 ． 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地 ，河南 焦作4 5 0 0 0 3 ； 3 ． 密云 县安 全生 产监督 管 理局 ， 北 京 1 0 1 5 0 0 摘 要 针 对矿 井巷 道 断面人 工测 量方 式 费时 费力 、 误 差 大 以及 现有 巷 道 断 面测 量仪 检 测 速 度慢 、 无 法 实 现 上位机 实时监 测等 问题 ， 提 出 了一种 基 于 P L C和 Z i g B e e网络 的矿 井巷 道 断 面瞬 时监 测 系统 的设计 方 案 。 该 系统 中， P L C输 出 2个 6 4 0 0个／ s的 高速脉 冲序 列 ， 分 别 用于控 制步进 电动机 旋转 和驱 动脉 冲式 激光 测距 仪 测距 ； HC O ， HC 1高速 计数 器分别 对 2个脉 冲序列 计数 ； 步进 电动机 步进 角设 置为 0 ． 4 5 。 ； 激 光 测距 仪 旋 转 1周后 ， P I c计算出巷道断面的周长和 面积 ， 并将计算结果通过 Z i g B e e网络发送 至上位机进行 实时显示 。 实验 结果表 明 ， 该 系统每 隔 1 0 S更新 显 示巷 道 断 面的周 长 和 面积 ， 周 长测 量 的相 对 误 差 不超 过 0 ． 5 ， 面 积 测量 的相 对误 差不超 过 0 ． 9 。 关键 词 矿 井 ；巷道 断面 ；瞬 时测量 ；脉 冲 式激 光测距 仪 ；Z i g Be e无 线 网络 中 图分 类 号 TD 6 7 文献 标志 码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 1 0 5 1 6 4 0 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 1 0 5 ． 1 6 4 0 ． 0 2 0 ． h t ml De s i g n o f a n i ns t a n t a ne o us mo ni t o r i ng s y s t e m o f mi ne r o a d wa y s e c t i o n LU Zho ng l i a ng 一． FU Te n g FU To ng 。 1 ． Co l l e g e o f S a f e t y S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ，He n a n Po l y t e c h n i c Un i v e r s i t y ，J i a o z u o 4 5 0 0 0 3 ，Ch i n a ； 2 ． S t a t e Ke y La b o r a t o r y Cu l t i v a t i o n Ba s e f o r Ga s Ge o l o g y a n d Ga s Co n t r o l ，J i a o z u o 4 5 0 0 0 3，Ch i n a ；3 ． Mi y u n Ad mi n i s t r a t i o n o f Wo r k S a f e t y ，B e i j i n g 1 0 1 5 0 0 ，Ch i n a Abs t r a c t M a nua l me a s ur i ng me t h od f o r mi n e r o a d wa y s e c t i on i s t i me c o ns umi ng a nd l a b or i ous wi t h bi g e r r or ，a nd e x i s t i ng m e a s u r i ng i n s t r u m e nt s o f r o a dwa y s e c t i o n a r e p o or i n me a s ur i n g s pe e d a nd c a nno t r e a l i z e r e a l t i me m o n i t o r i ng b y u pp e r c o mput e r ． A d e s i gn s c h e me o f i ns t a n t a ne ou s mon i t o r i ng s y s t e m o f m i ne r oa d wa y s e c t i on wa s p r o po s e d b a s e d o n PLC a nd Zi gBe e n e t wo r k．PLC of t he s y s t e m ou t put s t wo h i g h s p e e d p u l s e s e q u e n c e s a t 6 4 0 0 b i t ／ s t o c o n t r o l s t e p p e r mo t o r t o r o t a t e a n d d r i v e p u l s e d l a s e r r an ge f i n de r t o r a n ge r e s p e c t i v e l y． H i gh s pe e d c ou nt e r s o f HC0， HC1 c ou nt t wo pul s e s e qu e nc e s r e s p e c t i v e l y．St e p a n gl e o f t he s t e p pe r mot o r i s 0． 45 。 ． Af t e r l a s e r r a ng e f i nd e r r ot a t e s 3 6 0。 ， t h e PLC c a l c u l a t e s pe r i m e t e r a nd a r e a o f r o a d wa y s e c t i o n a n d s e n ds t he r e s ul t s t o u ppe r c o mput e r t hr o ug h Zi g Be e n e t wor k f o r r e a l t i m e d i s pl a y．The e xpe r i m e nt a l r e s ul t s s ho w t h a t t he s ys t e m up d a t e s t o d i s pl a y pe r i me t e r a nd a r e a of r o a dwa y s e c t i o n e ve r y 1 0 s e c o nd s． Re l a t i v e e r r o r o f pe r i m e t e r me a s ur i ng i s n o mo r e t ha n 0． 5 ．a nd t h e on e of a r e a m e a s ur i ng i s n o mor e t ha n 0． 9 ． Ke y wo r d smi ne； r o a d wa y s e c t i on； i ns t a nt a n e o us me a s ur e me n t； pu l s e d l a s e r r a ng e f i nde r； Zi gBe e Wj r e l e s s n e t wo r k 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 2 9 ； 修回 日期 2 0 1 4 1 1 - 1 2 ； 责任 编辑 李 明。 基金项 目 国家 自然科学 基金资助项 目 5 1 1 7 4 1 0 9 ， 5 1 0 7 4 0 8 6 ； 河南理工大学人才引进基金资助项 目 6 4 8 2 0 1 。 作者简介 鲁忠良 1 9 6 4 一 ， 男 ， 吉林 白城人 ， 教授 ， 研究方 向为 通风 与除 尘 ， E ma i l z h o n g l i a n g l u 1 2 6 ． c o m。通 讯作 者 付腾 1 9 8 8 一 ， 男 河 南孟州 人， 硕士研究生 ， 研究方 向为通风理论 ， E ma i l { u t e n g 3 6 6 1 2 6 ． c o m。 2 0 1 5年 第 1期 鲁忠 良等 一 种矿 井巷 道 断面瞬 时监 测 系统设 计 8 1 0 引言 由 于矿井 复 杂 的地 质 构造 以及 矿 山压力 等客 观 条 件 的影 响 ， 巷 道 断 面很 容 易 产 生 变 形 。这 种 变 形 具有 不规 则 性 ， 对 矿 井 井 巷 风 量 的 分 配 造 成 影 响 。 最早 采 用皮 尺来 测 量 矿井 巷 道 断 面参 数 ， 需 要 大 量 人力 、 物力 ， 测量误差较 大。参考文献 [ 1 ] 介绍 了一 种 防爆 型巷道 断 面测 量仪 ， 其 采用 激光 技术 ， 实 现 了 被测 物 的无接 触 测 量 。但 该 仪器 测 量 过 程 缓 慢 ， 且 不能 实 现上 位机 实 时 监 测 ， 管 理 人 员 无 法 发 现测 量 人员 漏 检 、 少 检 的情 况 。 本 文采 用 P L C与 Z i g B e e技 术 ， 设 计 了一 种 矿 井 巷道 断 面瞬 时 监 测 系 统 。该 系 统 以 P L C 为 主 控 器 ， 配合矿用脉冲式激光测距仪 ， 实时快速测出巷道 断面参数 ， 并借助 Z i g B e e 技术将测量结果传送到上 位 机 ； 上位 机组 态 软件 实时 显示 测量 结果 ， 并 根据 测 量 结果 计算 出巷道 断 面 的收 缩 率 ， 为 同等 条 件 下 支 护 形式 和 支护 参数 的选 择 和确定 提 供依 据 。 1 系统 总体 结构 与 工作原 理 矿井 巷道 断 面 瞬 时监 测 系统 由 Z i g B e e网络 终 端节点 P L C、 步进 电动机驱动器、 两相混合式步进 电动机、 矿用脉冲式激光测距仪 、 C C 2 4 3 0无线发射 模块 、 Z i g B e e网络 路 由节 点 、 Z i g B e e网络 协 调 器 、 上位机等构成 ， 工作流程如图 1 所示。 CC 2 4 3 0无线 发射模块 Z i g B e e网络 l I 步进电动机 路由节点l l 驱动器 Z i g B e e网络 I I两相混合式 协调器 l l步进电动机 图 1 系统工作流程 系统 工作 前 ， 设 置 P L C 1 号 、 2号 高速 脉冲 序列 参数 均 为 6 4 0 0个 ／ s _ 2 ] ， 选择 单 速 连 续 旋转 模 式 ， 然 后调 用 P T Ox ／ 一 MAN 功 能 块 发 送 无 限 脉 冲 ； 选 用 HC 0高速 计数 器对 1 号 高 速脉 冲序 列计 数 ， HC 1高 速计 数器 对 2号 高 速 脉 冲 序列 计 数 ， 设 置 电动 机加 速 时 间和减 速 时间 均为 5 0 0 ms 。系统 开 始工 作 时 ， P L C通过 QO ． 0将脉 冲送至步进 电动机驱动器 ， 通 过 QO ． 1将脉冲送至矿用脉冲式激光测距仪。当步 进 电动机加速到 目标 速度 时， 1号高速脉冲序列发 出第 1个脉冲 ， 步进电动机和激光测距仪 同时转动， 同时 2号高 速脉 冲 序 列发 出第 1个 脉 冲 ， 带 动 激 光 测 距仪 测 距 。步 进 电 动 机 旋 转 0 ． 4 5 。 后 ， 激 光 测 距 仪 测 出距离 a ， 步进 电动 机再 旋 转 0 ． 4 5 。 后 ， 激 光 测 距仪测 出距离 a ， 依 次类 推 ， 可 测 出 a 。 ， a ， ⋯ ， a 为非零 自然数 。激光测距仪旋转 1圈即 0 ． 1 2 5 ms 后 ， 将 测 量结 果 送 至 P L C， P L C通 过 内部 数 据 指 令 计 算 出 巷 道 断 面 的 面 积 与 周 长 ， 计 算 结 果 送 至 C C 2 4 3 0无 线 发 射 模 块 ， 无 线 发 射 模 块 与 挂 在 巷 道 壁上 的 Z i g B e e网络 路 由节 点建立 通 信 ， 将 数 据 发送 至路 由节 点 。路 由节 点将 数 据 发 送 至 Z i g B e e网 络 协 调器 ， 网络 协调 器通 过 RS 4 8 5串 口通信 协 议 将 数 据 发送 至地 面上 位机 进行 处理 及动 态显 示 。 2系统硬 件设 计 系统 硬 件 结 构 如 图 2所 示 。 系 统 以 S 7 2 0 0 C P U2 2 4 D C ／ D C ／ DC作 为 主控器 ， 其 QO ． 0 ， QO ． 1端 口分别 接 S H一 2 0 2 4型 步进 电动 机 驱 动器 和矿 用 脉 冲式 激光 测距 仪 。系统 由 2 4 V 开关 电源模 块供 电 ， 经过电压转换电路输 出 5 V 电源 ， 供步进电动机和 C C 2 4 3 O无 线发射 模 块使 用 。 启 停 归激 电 动止 零光 动 按测 机 钮距 传 仪 感 器 图 2 系统硬件结构 矿用脉冲式激光测距仪 主要 由脉冲半 导体 激光二极管发射 电路、 光学元件、 漫反射物体 、 接收 系统、 TDC GP 2高精 度 时间转换 芯片、 单片机 构 8 2 工矿 自动 化 2 0 1 5年 第 4 1卷 成。P L C的 QO ． 1端 口输出发射脉冲， 同时将发射 脉 冲输 入 T DC GP 2的 S T ART端 口， 触 发 时 差 测 量。从物体传 回的发射脉冲到达光电探测器 接收 系统 时 ， T D C GP 2产生 S T OP信号， 完成时差测 量 。T DC GP 2记 录从 S TAR T到 S TO P信 号 之 间 的时差 ， 用于计算所测物体与发射端 的距离。单片 机对 T D C GP 2进 行 寄 存 器 配 置 以 及 时 差 测 量 控 制 ， 并通 过一 定的 算法 对 时 差 测 量结 果 进 行 精 确 计 算 和处理 。 C C 2 4 3 0无 线 发 射 模 块 具 有 C C 2 4 2 O R F 接 收 器 、 增强 性能 的 8 0 5 1 微 控 制 器 、 8 k B R AM 、 可编 程 看 门狗定 时 器 、 AE S 一 1 2 8安 全 协 处 理器 、 US AR T、 多 达 8 输 人 的 8 ～ 1 4位 AD C、 上 电 复 位 电路 、 掉 电 检 测 电路 、 2 1个 可 编程 I ／ O 引 脚 ， 以及 直 接 存 储 器 定址 、 睡眠模 式定 时等 功能 。 声光报警 电路安 装在 C C 2 4 3 0无线 发射模 块 中 ， 用来 判 断 C C 2 4 3 0 无 线发 射模 块 与 Z i g B e e网络 路 由节点 、 Z i g B e e网络协调器通信是否畅通。绿灯 亮 表示 通信 畅通 ， 红 灯 亮且 蜂 鸣 器 发 出 响声 表 明通 信故障。 3巷道 断 面测量 原理 巷道断面测 量原 理如图 3所示。a 为激光测 距仪旋转起始边 ， a 为激光测距仪旋转终 止边 ， 将 断 面分 为 “个扇形 微元 丁 ， T 。 ， ⋯ ， 。2条 虚线 将 断 面分 为上 下两部 分 ， 上半 部 分 的面 积相 当 于扇 形 微元 的面积 和 ， 上 半 部 分 的周 长 相 当于 扇形 微 元 的 弧 长和 ； 下半 部分 的 面积相 当于 三角形 的面积 和 ， 下 半 部分 的周 长相 当 于三角形 的边 长 和 。 图 3 巷道断面测量原理 当扇 形 微元 之 问 的夹 角 足 够 小 时 ， 每个 扇形 微 元 的 面积 近似 于三 角 形 面积 ， 扇 形 微 元 的弧 长 近 似 于 三角 形 的边长 。巷 道断 面 面积为 S 一 ∑S 一 1 口 口 。 口 n 。 ⋯ i 1 a a汁 1 ⋯ a a 1 s i n 0 1 式 中 S 为 扇 形 微 元 的面 积 ； a 为 扇 形 微 元 边 长 ； 0 为扇 形微 元 的夹 角 。 巷道 断 面周 长为 L一∑L 一 而 l 一 1 ／ 口 ； a ； 一2 a 2 口 3 C O S 0 ⋯ ／ 口 a 一 2 a n l C O S 2 式 中 L 为扇 形微 元 的弧长 。 激 光测 距 仪 旋 转 1周 后 ， 扇 形 微元 所 有 边 的 长 度都 被 测 量 出来 ， 且 实 时 送 人 P L C 中 。P L C运 用 内部数据运算指令计算断面的面积和周长。 4系统 软 件设计 系统软 件包 括 P L C程 序 、 P L C与 C C 2 4 3 0无线 发 射模 块 通 信 程 序 、 Z i g B e e网络 程 序 、 Z i g B e e网络 协 调器 与上 位机 通信 程序 、 上位 机组 态软 件 。 4 ． 1 PLC程 序 采 用 S TE P 7 一Mi c r o ／ W I N 编 写 P L C程 序 ， 分 别对步进电动机驱动器和矿用脉冲式激光测距仪提 供高速脉冲序列 。激光测距仪每旋转 1 周测得的数 据送人 P L C中进行 运算 ， 运算 结果 通过 串行 通 信 口 送 至 C C 2 4 3 0无线 发射 模 块 。P L C程 序 流程 如 图 4 所示 。 图 4 PL C程 序 沉 程 4 ． 2 PL C与 CC 2 4 3 0无线发 射模 块通 信程 序 S 7 2 0 0的 C P U 处 于 RUN 模 式 时 ， 能 够 进 行 自由端 口通 信 ] 。在 该 模 式 下 ， 用 户 可 以 通 过 P L C程序选择协议 ， 使用接收中断、 发送 中断、 发送 指 令 XMT 和 接 收 指 令 R C V 来 进 行 通 信 操 作 。 设 置通信 端 口 0的通 信 速 率 为 9 6 0 0 b i t ／ s ， 无 奇偶 2 0 1 5年 第 1期 鲁 忠 良等 一 种矿 井巷 道 断 面瞬 时监 测 系统设 计 8 3 校验 ， 8位字符 ， 1位停止位 。P L C自由端 口通信部 分代码如下 LD SM 0 ． 0 MOV B 9 ，S MB 3 0 ／ ／ 设 置 为 9 6 0 0 b i t ／ s ，8个 数据 位 ， 无校验位 ， 1位停止位 MO VB 1 6 E C， S MB 3 0／ ／ 允许 接 收 ， 检 测起始 字符 和 结束 字符 ， 超 时检测 MO VB 1 0 3 ，S MB 8 8／ ／ 报 文起始字符“ g ” MO VB 7 1 ， S MB 8 9／ ／ 报文结束字符“ G ” M 0VW 1 0 0 0．S MW 9 2 M OVB 1 00．SM B9 4 AT C H I N T0 ， 2 3／ ／ 接收完成事件连 接到中断程序 0 AT C H I N T1 ，9／ ／ 发送 完成事件连接到 中断程序 1 ENI R C V VB 1 0 0 ， 0／ ／ 端 口 0的接收缓冲 区指针指 向 VB 1 0 4 ． 3 Z i g B e e网络 程序 Z i g B e e 协 议 栈 选 用 Z S t a c k l_ 7 ] 。协 议 栈 网 络 层 以库 的形 式 体现 ， 提 供全 功 能 的 AP I函数集 。应用 程序 采用 C语 言 编写 。 系统 Z i g B e e网络 采 用 树 簇 形 拓 扑 结 构 。首 先 Z i g B e e网络协 调器 上 电初 始化 Z i g B e e 协 议栈 ， 然 后 进行信道扫描 ， 选择 1 个信道 和网络标志， 开启 1个 网络 ， 等 待 其他 设 备 加 入 。网络 终 端 节 点 或 路 由节 点 上 电初始 化后 ， 首 先进 行信 道 扫描 ， 寻 找 网络协 调 器并 申请 加 入 ， 如果 没有 加入 成 功 ， 则 重新 申请 加 入 网络 ， 直 到收 到响应 信 号 ， 获得 1 6 位 网络地 址 ； 成 功 加 入 网络 后 ， 网络协 调 器进 行数 据通 道 的绑 定 ， 运 行 发送数据和接收数据函数 。网络终端节点运行发送 数 据 函数 _ 8 ] 。 4 ． 4 Z i g Be e网络协 调 器与上 位机 通信 程 序 Z i g B e e 网 络协 调 器 与 上 位 机 之 间 通 过 R S 4 8 5 串 口通信 ， 通 过 MS C o mm 控 件 与 上 位 机 进 行 数 据 交换 。本 文 中 Z i g B e e网络 协 调 器 与 上 位 机 通 信 的 串 口端 口号 用 “ 串 口” 项 表 示 ， C OM1口 串行 端 1 为默 认 情况 下 的通信 端 口。MS C o mm 控 件 中 的 S e t t i n g s 属 性设 置 为 9 6 0 0 b i t ／ s ， 无 奇 偶 校 验 ， 8位 字符 ， 1 位 停止 位 。 4 ． 5上位 机组 态软 件 系统的上位机组态软件采用全中文工控嵌人式 组态软件 MC GS 。该软件基于 Wi n d o ws 平台， 能快 速 构成 上位 机监 控 系 统 ； 可根 据 实 际 情 况 加 减 相 应 的内容 ， 可组态 出动画窗 口、 曲线 、 报表等 ， 并可设置 用 户权 限 、 安 全 级 别 。上 位 机组 态 软件 结 构 如 图 5 所 示 。 主控窗口 l l 设备窗口 l l 用户窗口 l l 实时数据库 系统参数 自 动参数 图元l H数据对象 网 器l 网 络 协 调 器 I H 付l H 塑 竺 兰 Zi g , Be e 网络终端节点 动画构建I L { 存盘处理 白定义策略 图 5上位机组态软件结构 5实验 结果 与分 析 选取 通 风 实 验 室模 拟 井 下 环境 ， 以 实验 室 断 面 模拟 巷道 断 面 ， 对 系统 进 行 测 试 。实 验 室 断 面 为 矩 形 ， 宽 3 ． 7 6 r n ， 高 3 ． 1 5 n l ， 周 长为 1 3 ． 8 2 m， 断 面 积 为 l 1 ． 8 4 I I 1 。Z i g B e e网络 协 调 器 和 Z i g g e e网络 路 由节点 安装 在实 验室 墙壁 上 ， 上 位 机 通过 R S 4 8 5通 信电缆与 Z i g B e e网络协调器相连 。系统组态模拟 如 图 6 所 示 ， 数据 采集 见表 1 。 图 6系统 组 态模 拟 表 1 数 据采 集 时 间 周长／ m 面积／ mz 1 8 T0 9 2 3 2 0 1 8 T0 9 2 3 3 0 1 8 T0 9 2 3 4 0 1 8 T0 9 2 3 5 0 1 8 T0 9 2 4 0 0 1 8 TO9 2 4 1 0 1 8 TO9 2 4 2 0 组态软件设置每隔 1 0 S显示 断面的面积和周 长 ， 实现 了巷道断面瞬时监测 。系统计算得 出的周 长平均值为 1 3 ． 7 5 I n ， 面积平均值为 l 1 ． 9 5 i n 。 ， 周长 相 对 误 差 不 超 过 0 ．5 9 ／ 6 ， 面 积 相 对 误 差 不 超 过 0 ．9 。 面积 和周 长 的相 对误 差较 大 的 主要 原 因 步 进 角 选为 0 ． 4 5 。 偏 大 ， 导 致 细 分 的扇 形 少 ； 周 长 计 算 公 式 中存 在根 号 ， 有 误差 。减小误 差 的方法 重 新调 整 慧 2 2 2 2 2 2 2 0 O 0 0 0 0 0 一 一 一 一 一 一 一 4 4 4 4 4 4 4 0 O O 0 0 0 O 2 2 2 2 2 2 2 第 4 1 卷 第 1期 2 0 1 5年 1月 V0 L 4 l NO ．1 J a n ． 2 0l 5 文章编 号 1 6 7 1 2 5 l X 2 0 1 5 0 1 0 0 8 4 0 4 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 2 1 张旭辉 ， 林 然． 全 方 向振动 能量 收集 系统 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 1 8 4 8 7 ． 全方向振动能量收集系统 张 旭 辉 ， 林 然 1 ． 西安科 技 大学 机械 工程 学 院 ，陕西 西 安 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． 西安 煤矿 机械 有 限公 司 博 士后 工作 站 ， 陕 西 西 安 7 1 0 0 3 2 摘 要 为解 决微 电子设 备 的能 源供 给 问题 ， 设计 了一 种全 方 向振 动 能量 收集 系统 。该 系统 中的振 动 能量 收 集装 置将 外界任 意 方 向的振 动 能量 转 化 为 电能 ， 并 通 过基 于 L TC 3 5 8 8 1和 L T C 4 0 7 1的 能量 收 集 电路 ， 一 方面将 振 动能 量收 集装 置输 出的 电能转 化 为稳 定的 直 流 电压输 出供 负载使 用 ， 另一 方 面将 剩 余 的 收 集 能 量储 存在 电池 中 ， 当能量不 足 时通过 电池放 电给 负载供 能 。仿 真 结果验 证 了该 系统 的有 效性和 可行 性 。 关键 词 全 方向振 动 能量收 集 ；压 电效应 ；L TC3 5 8 8 1 ；L TC4 0 7 1 中 图分类 号 T D6 7 文 献标 志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 5 0 1 0 5 1 6 4 1 网 络 出版 地址 h t t p ／ ／ ww w． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 0 1 0 5 ． 1 6 4 1 ． 0 2 1 ． h t ml Co l l e c t i o n s y s t e m o f o mn i d i r e c t i o na l v i b r a t i o n e n e r g y ZH ANG Xu hu i 一，LI N Ra n 1． Sc ho ol o f M e c ha n i c a l En gi ne e r i n g，Xi a n Uni ve r s i t y of Sc i e n c e a n d Te c hn ol o g y，Xi a n 7 1 0 05 4，Ch i na； 2． Po s t do c t or a l W o r k s t a t i o n，Xi a n Co a l M i ni n g M a c hi n e r y Co． ，Lt d． ，Xi a n 71 0 0 3 2，Chi n a Ab s t r a c t I n or d e r t o s ol v e pr o bl e m of e n e r g y s u pp l y f o r mi c r o e l e c t r o ni c d e vi c e，a c ol l e c t i on s ys t e m o f 收稿 日期 2 0 1 4 0 6 2 4 ； 修 回日期 2 0 1 4 1 卜2 5 ； 责任编辑 盛男。 基金项 目 国家 自然科学基金委员会一神华集 团有限公 司煤 炭联合 基金 资助 项 目 U1 3 6 l 1 2 1 ； 陕西 省博 士后 科研一 等资 助项 目 陕人社 函 2 0 1 4 ] 9 0 7号2 O 1 4 0 6 ； 陕西省教育厅科研计 划资助项 目 1 4 J K1 4 7 3 。 作者简介 张旭辉 1 9 7 2 一 ， 男 ， 陕西凤翔人 ， 副教授 ， 博 士， 主要研究方 向为机 电设备智能检测与控制 ， E - ma i l z h a n g x h X tl S t ． e d u ． c n 。 步 进 电动机 的步 进 角 ， 使 其小 于 0 ． 4 5 。 ； 进 一 步 改 进 周 长计 算公 式 。 6 结 语 矿 井巷 道 断面 瞬时监 测 系统 的上位 机可 对巷 道 断面 的面积 和周 长测 量结 果进 行快 速 、 精确 、 动态 显 示 ， 减小了测量人 员 由于漏检 、 少检带来 的测量误 差 ， 节省了人力 、 物力。该系统可根据不同时刻的测 量结果计算巷道在短 时间内的收缩率 ， 为研究巷道 的变 化规 律及 今后 在 同等条 件下 选择 支护 形式 和支 护参 数提 供科 学依 据 。 参 考 文 献 [ 1 ] 牛广珂 ， 杨 宏 民． X D C防爆 型巷道 断 面测 量仪 的研 制 [ J ] ． 矿业安 全与环保 ， 1 9 9 9 ， 1 0 4 9 - 1 0 ． E 2 ]鲁忠 良， 付 腾 ， 鲁云 鹤 ， 等． 井下 巷 道断 面 瞬 时监测 系 统 中国， 2 0 3 4 7 9 2 7 1 U[ P ] ． 2 0 1 4 0 3 1 2 ． [ 3 ] 高剑波． 脉 冲半导体激 光测距 电路与 系统设 计[ D] ． 成 都 电子科技 大学 ， 2 0 0 6 ． [ 4 ] 吴应明． 便携 式脉 冲激光 测距 仪 的研 制 [ D] ． 西安 西 安电子科技大学 ， 2 0 0 9 ． [ 5 ] 许 毅 ， 熊文龙 ， 雷静． 基于 P C与 7 2 2 0 0实现 自由通信 协议 的研究[ J ] ． 武汉 理工 大学 学报 交通 科学 与工 程 版 ， 2 0 0 2 ， 2 6 4 5 1 3 - 5 1 5 ． E 6 ]刘瑞婷 ， 张南 平 ， 陈 勇． S 7 2 0 0系列 P L C 自由 口模式 下 实时通信 技术 研究 [ J ] ． 计 算 机技 术 与 发展 ， 2 0 0 6 ， l 6 1 2 1 56 - 15 8 ． [ 7 ] 雷霖 ， 董华 莉． 基于 Z i g B e e协议 的煤矿 瓦斯 和 温湿 度 监测节点设计 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 1 ， 3 7 1 3 2 3 4 ． [ 8 ] 翟雷 ， 刘盛德 ， 胡咸 斌． Z i g B e e技术 及应 用[ M] ． 北京 北京航空航 天大学 出版社 ， 2 0 0 7 1 7 7 1 8 0 ． o 化 m 的 动 坨 自 ㈨ d 矿 工 Ⅲ d k