煤矿液压支架专用压力传感器
煤矿支架压力监测分机主机-本安电路参数计算说明
煤矿支架压力监测设备本安电路参数计算说明一、主要设备及其关联性煤矿支架压力监测设备，由井下KBW－F型压力监测分机、KBW－M型中继、KBW－Z型主机、地面微机和便携式KBW－C型采集器构成，下井设备均按本安设计。
压力分机内安装有两只KBGY－60型振弦式压力传感器，量程60MPa，准确度1%FS，用于监测综采支架两柱液体压力。
本设备可采用以下多种方式组合，用于煤矿采煤工作面液压支架压力监测：（1）若干个分机（电池供电）安装在工作面支架上，每班用无线数据采集器采集各分机存贮的前一班支架压力数据，带到地面通过USB接口输入微机存贮、显示和打印。
必要时可调看、打印各支架压力－空间分布曲线或每个支架的压力－时间曲线。
（2）若干个分机安装在工作面支架上，在工作面中部安装中继（电池供电）进行无线接力，将各支架压力数据传送给下顺槽工作面端部的主机（本安电源供电）存贮，每班用无线数据采集器采集主机存贮的前一班数据，带到地面通过USB接口输入微机。
（3）对于有局域网延伸到下顺槽的工作面，则在方式（2）的基础上，将主机接到局域网，通过网络将各支架的压力数据实时传送到地面微机。
其中，KBGY－60型压力传感器是原矿压所YGH－50型本安压力传感器的改进（仅改进了机械结构）；分机、中继、采集器均由两节3.6V锂电池供电，采用原矿压所GSJ－1、2型检测仪和DK－1、2矿压遥测仪的本安电路设计（见下图，参数也一样），确保其本安性能。
主机安装在工作面下顺槽端口，有交流供电，采用5V0.5A本安电源供电。
二、本安电路参数计算说明（1）压力传感器，另有本安电路参数计算说明。
（2）分机、中继和采集器本安电路参数计算说明。
电源电路：由图可见：7.4V锂电池通过0.25A保险丝管和两只5.1Ω1W并联限流电阻，给两级稳压电路供电，整机工作电流＜150mA。
稳压块有短路保护和过流保护，可提供一定安全性；万一稳压块损坏或其他原因，导致限流电阻后部发生直接短路或半短路时，则由限流电阻和保险丝管保证其本安性能：+－7.4V保险丝管0.25A2╳5.1Ω1W10μF10μF47μF5V稳压块 3.3V稳压块5V 3.3V图电源电路本安设计短路时，由于0.25A保险丝管最小电阻为1.5Ω，最大短路电流Im=7.4V/（2.5Ω＋2Ω）=1.85A，安全系数取1.5，电流增加到1.5×1.85=2.775A，查GB 3836.4电阻电路，7.4V最小点燃电流＞5A，所以该电路为本质安全型电路。
倾角传感器-矿用倾角传感器使用说明书
GUD90矿用本安型倾角传感器产品使用说明书2013年1月5日目录1. 概述 (3)1.1 主要用途及使用范围 (3)1.2 型号组成及代表意义 (3)1.3 使用环境条件 (3)2 结构特征与工作原理 (3)2.1 结构 (3)2.2 工作原理 (4)3 技术特性 (4)3.1 产品执行标准 (4)3.2 主要性能 (4)3.3 主要参数 (4)3.4尺寸重量 (4)3.4.1 尺寸 (4)3.4.2 重量 (4)4 安装、调试 (4)4.1 安装条件、技术要求 (4)5 使用、操作 (5)6 故障分析与排除 (5)7 注意事项 (5)8 运输、贮存 (6)9 开箱及检查 (6)10 订货 (6)使用本产品前，请详细阅读本说明书。
GUD90矿用本安型倾角传感器1.概述1.1主要用途及使用范围矿用本安型倾角传感器主要用于对煤矿井下工作面的液压支架的倾斜角度进行采集，并将采集到的角度以电流信号的方式传给液压支架控制分站。
1.2型号组成及代表意义1.3使用环境条件——环境温度－5℃～40℃；——海拔高度不超过2000m；——空气相对湿度不大于95％（25℃时）；——在有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；——在无破坏绝缘的腐蚀性气体或蒸汽的场所；——在无显著振动和冲击的场所；——污染等级为3级；——安装类别为Ⅲ类。
2结构特征与工作原理2.1结构图1 结构图2.2工作原理指示环固定在液压支架上，当液压支架位移发生变化时带动指示环前后动作，指示环上封装有磁铁，在传感器杆体每0.05m处分别装有干黄管，当磁铁接近干簧管时，导致干簧管接通。
3技术特性3.1产品执行标准本产品执行标准GB3836-2010、Q/0104ZMD052—2013。
3.2主要性能--输入电压：DC12V；--工作电流：20mA；3.3主要参数3.3.1 X轴测量范围：-90°～+90°3.3.2 Y轴测量范围：-90°～+90°3.3.3 本安参数：a）Ui: 12V, Ii: 20mA；b）Ci: 0 nF, Li: 0 mH。
液压支架测力仪和综采支架压力表
煤矿用液压支架测力仪产品介绍：用途：矿用本安型数字压力计（YHY60）用于检测综采支架（单体支柱）的工作阻力，实时检测并显示当前压力，连续检测和存储综采支架（单体支柱）的工作阻力，是替代机械式液压表的理想产品。
技术特点：1、采用先进的单片机技术和电阻应变式压力传感器连续检测和存储综采支架（单体支柱）的工作阻力，实时显示当前压力，精度高、量程宽，（通过按键或灯光唤醒显示）；2、一体化设计和高强度钢板冲压式全密封外壳结构，耐冲击、防水、防潮；3、整机采用微功耗设计，电源供电时间长；4、用于综采支架或单体支柱进行压力检测时，不影响注液卸载；5、三位LED数码管显示，显示直观，精确到0.1MPa；6、真正意义的红外采集，采集距离可达可视范围1.0米，通信速度快、时间短，红外抄表系统放置于数据显示窗口，更加安全美观。
技术指标：1、量程：0~60MPa（测综采支架或单体液压支柱压力）2、通道数：1~33、准确度等级：1.6级4、引压接头公称直径：KJ105、电源：4.5V（1号干电池组）6、通讯方式：红外无限通讯可视距离1.0米 115200bps综采支架压力表产品介绍：用途：检测综采支架的多个支撑点的工作阻力。
技术特点：1、外壳采用1.5mm的冷轧钢板冲压成形；2、显示压力表外壳体密封，防止煤尘进入箱体，从而起到保护作用；3、外壳表面进行喷塑处理，外形美观简洁；4、压力表采用硅油填充表体，防震耐磨，延长使用寿命，接口方式根据用户的实际需求定做。
技术指标：1、量程：0~60MPa2、精度：2.5级3、测量通道：1~3点4、显示方式：指针式显示5、尺寸：1点180×100×60mm2点180×160×60mm3点180×260×60mm。
综采支架双针耐震测压表用于监测煤矿综采支架的瞬时压力
综采支架双针耐震测压表用于监测煤矿综采支架的瞬时压力和峰值，该仪表具有体积小、精度高、耐震抗冲击、记忆最大值、操作简单等优点。
一、主要技术参数
◆量程：0～60MPa、0～80MPa（任意定做）；
◆精度：2.5级；
◆适用井下环境：温度-12℃～+46℃；
二、安装使用说明
在使用前，先将测压表红针归零。
液压支架卸载降架后，从液压支架柱体的卸载阀（安全阀）引出高压胶管连接测压表，液压支架前柱、后柱分别安装一台测压表。
黑针显示当前压力值，红针显示监测过程中的最大压力值。
每次监测记录压力数据后，需将红针归零。
注意事项:压力表出现故障之后请勿打开，以免损坏。
矿山压力监测系统全面详细介绍
煤炭是我国的主要能源，开采实践证明，工作面的安全事故，顶板事故点有很大的比重；因此顶板支护、解决矿山压力问题煤矿安全生产的有力保障。
为预防顶板事故，指导井下巷道支护，保障煤矿安全生产。
山东诚德电子有限公司研发出矿山压力监测系统，用于井下顶板离层运动监测，巷道支护质量监测，综采面液压支架监测，巷道单体液压支柱监测；为用户提供最详尽的矿山压力报表与分析。
矿山压力监测系统由顶板离层监测子系统、综采面液压支架监测子系统、巷道单体液压支柱监测子系统、巷道支护质量监测子系统组成。
一、地面设备地面设备由监测主机、KJ70N-J、KJ70N-J（B）型数据传输接口、UPS电源、打印机、交换机、避雷器组成。
二、井下设备井下设备主要由KJ70N-F（B）矿用本安监控分站、KJ70N-F（C）矿用本安监控分站、GUD800矿用本安型离层位移传感器、GPD60压力传感器、矿用锚杆/索应力传感器、矿用顶底板移近量传感器、KDW28-18矿用隔爆兼本安不间断电源、KDW17矿用隔爆兼本安电源、KDWO。
7/18-J矿用隔爆兼本安电源继电器箱组成。
山东诚德电子科技有限公司生产的矿用本安监控分站是一种矿用数据采集和控制装置。
它以微机处理机为核心，配置8个/16个模拟量及开关量入口，与矿用传感器配接，采集各种测量数据。
监控分站的开关量输出口与执行器配接即可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与执行器配接既可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与执行器即可实行自动断电控制。
监控分站通过传输接口与计算机数据通讯。
矿用本安型离层传感器矿用本安型离层位移传感器属矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于井下巷道或顶板工作面顶板离层位移检测。
压力传感器属矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于综采面液压支架压力、巷道单体液压支柱压力检测。
矿用锚杆/索应力传感器属于矿用本质安全型设备，可用于煤矿井下有爆炸性气体的环境；主要用于煤矿巷道锚杆支护质量监测。
矿用传感器简介
矿用传感器发展
• 集成化 两个含义：第一是将传感器与放大器、检测电路等集 成在同一芯片上 既减小体积，又增加抗干扰能力。第二 是将同一类传感器集成在同一芯片上构成多功能传感器， 它可以同时测量煤壁、顶底板等表面状况。
矿用传感器发展
• 数字化 数字化对数字式传感器的研究是很重要的，它可以 使传感器直接与计算机联机。
矿用传感器发展
机器人开发பைடு நூலகம்
煤炭工业是多种技术综合应用的行业，工种多且作业复杂，可 供选择机器人作为开发的目标产品，其选择范围宽，自由度大，如 掘进、采煤、凿岩、支护喷浆、水采、消防、救灾等机器人。 机器人开发特点不表现在机械本身，而主要是完善的传感器及 完整的软硬件，实现井下无人采煤要研制在规律和不稳定煤层中制 导机器的传感器。 机器人内部传感器是用于检测对象和作业环境，需要使用各门 类各品种传感器、如加速度、速度、线位移、角位移等内部传感器， 视觉、听觉等非接触外部传感器，接触、压觉、滑觉、硬觉等接触 外部传感器。
矿用传感器现状
• 矿并运输自动化方面 我国井下主煤运输还是以轨道运输为主，矿用电机车行车安全检 测装置中使用了速度、里程累计、电池容量、电池电压、超速报警、 架线电压监测等传感器。 80年代以后，随着工作面产量日益增加，在一些大中型矿井中主 煤运输逐步被胶带输送机所代替，备有打滑、跑偏、断带、纵撕、 物料探测、堆煤、烟雾、温度(轴承、环境)、速度、防尘洒水、灭 火洒水等门类齐全的保护装置，真空开关过流过压保护、沿线紧急 闭锁保护、电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤 或核子胶带秤等设备，并有多种故障保护功能。每种传感器都有相 应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加完善。
检测瓦斯含量的方法——红外光 谱系数法
液压支架压力监测系统软件设计
液压 支架 压 力在 线 监测 系统 由压 力传感 据包 一 共 八个 字 节 校 验位 采 用标 准 的Ｃ Ｃ Ｒ 器 ，无线 射频 模块 ，接 收分 站 ，以太 网关等 校验 。 硬 件 设备 组成 ，如 图 ｌ 所示 。硬件 设备 主要 ２２ Ｖ解 析协 议 ． Ｂ 是 电池供 电，要求 功耗 低 ，无线数 据传 输要 下位 机 发 送 的数 据 包 是８ 字 节 的 十六 个 求精 密 的防碰 撞算 法 ，算法 的优 劣直接 关系 进制 数据 包 ，上位机 需要 对数 据包 进行 数据 到整 个系 统 的性能 ｕ 。 转换 ，方 便数 据分 析处理 ，十 六进 制转 字符 有 源 ２ ４ Ｈ 射 频 模 块 的 有 效 传输 距 离 型数 据 的程序 如 下： ．Ｇ ｚ 可 达２ ０ ，在 煤矿 工 作 面 复杂 情 况下 ，采 ０米 Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ Ｓ ｒ ｏ ｖ ｓ ｒ ，ｖ Ｆ — ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ０＝ ｔ Ｃ ｎ （ ｔ ｌ ｂ ｒ 用 电池 供 电 ，Ｃ Ｕ 用Ｔ 公 司 的Ｍ Ｐ ３ 超低 ｏ Ｕ ｉ ｏ ｅ ’ 字 符 串 转 换 为 字 节 数 组 ， Ｐ采 Ｉ Ｓ４０ ｍｎｃｄ） 功耗 单片 机 ，三节 干 电池供 电 ，半年更 换一 Ｓ ｒ ｏｖ 数将 字 符 串转换 为Ｖ 专用 的标准 ｔＣｎ函 Ｂ 次 。多个 无线 压力传 感 器使用 共享 的射 频信 字符 串，有别 于ｃ 言 。 语 道 ， 同时 处 于接收 分站 识别 范围 的情况 下 ， Ｆ ｒ ｉ Ｏ Ｔ Ｂ ｕ ｄＢ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｏ ＝ ｏ Ｕ ｏ ｎ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ） 数据 包传 输会 发生 冲突 。 因为本 系统在 工作 Ｉ Ｌ ｎ（ｅ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ（） ） １ ｆ ｅ Ｈ ｘ（ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ ｉ ） ＝ 面 等 地 点 安 装 ，供 电不 方便 ，采 用 电池 供 Ｔ ｎ ｈｅ 电，要求 功耗 低 ，且处 理器 内部 的寄存 器及 ｓ ｒ ｓ ｒ＆ Ｏ ＆ Ｈ ｘ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｉ ） ｔ ＝ ｔ ｅ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ （） Ｅ ｓｅ １ 内存 大小 限制 了复 杂算 法的 使用 ，本系 统采 用标 准 的二叉 树搜 索算 法 ，避 免 了同信 道数 ｓ ｒ ｓ ｒ＆ Ｈ ｘ Ｂ ｔ ｅ ｅ ｖ ｄ ｉ ） ｔ＝ ｔ ｅ （ｙ Ｒ ｃ ｉ ｅ （）
矿用本安型压力传感器使用说明书
GPD40矿用本质安全型压力传感器使用说明书2012年1月5日目录1 用途 (3)2 环境条件 (3)3 主要技术参数 (3)3.1 技术参数 (3)3.2 关联设备 (3)4 产品分类 (3)4.1 型式 (3)4.2 产品型号 (4)5 产品结构及原理 (4)5.1 产品结构及外形尺寸 (4)5.2 原理 (4)5.3 功能 (4)6 安装、调试、操作及使用注意事项 (5)6.1 安装接线 (5)6.2 注意事项 (5)7 运输和储存 (5)8 订货和服务 (6)使用压力传感器前，请详细阅读本说明书。
1用途矿用本质安全型压力传感器用于液体、气体的压力检测。
实时输出电流信号，方便与各种自动控制系统连接。
传感器执行企业标准GB3836-2010、MT393-1995、Q/ZMD031－2012。
2环境条件——周围环境温度－5℃～40℃；——海拔高度不超过1000m，矿井大气压（0.08～0.11）Mpa；——周围空气相对湿度不大于95％（25℃时）；——适用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境中；——污染等级为3级；——安装类别为Ⅲ类；——使用在无显著振动和冲击的场所。
3主要技术参数3.1技术参数--输入电压：本安18V；--输出电流：4～20mA；--压力量程：0～10Mpa。
3.2关联设备——名称与型号：矿用隔爆兼本安型直流稳压电源；——生产厂家：山东中煤电器有限公司；——电源输入：AC660V；——防爆证号：申办中；安标证号：申办中。
4产品分类4.1型式矿用本安型“Exib I”。
4.2产品型号G P D 105 产品结构及原理5.1产品结构及外形尺寸由外壳、变送器、放大电路三部分组成，其外部结构如图1所示。
图1外部结构及尺寸图5.2原理被测介质的压力直接作用于传感器的金属膜片，使膜片产生与介质压力成正比的变形。
电桥变形后输出对应于这一压力的电信号。
电桥输出的信号经过放大电路放大并转换成标准的电流（4-20mA ）输出。
GPD60(A)矿用本安型压力传感器
•GPD60(A)矿用本安型压力传感器（以下简称传感器）是对液压支柱压力进行自动观测和显示的集微电脑技术和计算机技术于一体的自动化监测设备。
•综采工作面液压支柱压力进行自动观测和显示
•电源: DC6V 80mA
•显示:LED三位数码管本地显示
•量程:0～60MPa
•误差:≤±2.0 MPa
•通信红外传输波长：940nm
•重量:2.0kg
•尺寸:226×198×73mm
•光控\按键启动
•工作原理
•将综采支架高压腔内的液压，通过高压油管传递给压力应变电桥，应变电桥将压力转换为模拟电压量，经信号处理电路转换为数字量，显示当前液压压力大小。
•主要技术参数
• 3.1 电气性能
•a) 额定工作电压：(6±0.5) V.DC；
•b) 工作电流：≤ 50 mA；采用电池供电，电池型号参数：
• 3.2 测量范围测量范围：(0～60) MPa，分辨率：0.1 MPa。
• 3.3 基本误差不超过：±2.0 MPa。
• 3.6 密封性传感器的测量部分经密封性试验后，压力下降不超过2%。
3.7 过载性能传感器经过载试验后，符合3.3条和3.5条的要求。
• 3.8 电池工作时间传感器采用间歇式工作方式，工作时间：≤1月。
3.9 功能传感器可利用YHC9矿用本安型数据采集仪进行数据设置。
煤矿矿用各种传感器
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智能化
多样化
随着物联网技术的发展，矿用传感器正朝 着智能化方向发展，能够实现远程监控、 数据自动处理等功能。
针对不同的应用场景和监测对象，研发更 多类型的矿用传感器以满足市场需求。
高精度化
集成化
提高矿用传感器的测量精度和稳定性，确 保监测数据的准确性和可靠性。
将多种传感器集成在一个系统中，实现多 功能监测，简化系统结构。
结构
位移传感器通常由感应部分、传输部分和输出部分组成。感 应部分负责检测物体的位移，传输部分将感应到的位移信号 传输到输出部分，输出部分则将信号转换为可测量的电信号 。
位移传感器的应用实例
矿井提升机位置监测
位移传感器可以用于监测矿井提升机 的位置，确保其在正确的位置上运行， 防止因位置错误而引发的安全事故。
气体传感器的应用实例
甲烷传感器
氧气传感器
用于监测煤矿井下甲烷气体浓度，预 防瓦斯爆炸等事故。
用于监测矿井内氧气浓度，确保矿工 呼吸安全。
一氧化碳传感器
用于监测矿井内一氧化碳气体的浓度， 防止一氧化碳中毒。
气体传感器的维护与保养
定期校准
为保证气体传感器的准确性， 应定期进行校准。
清洁与保养
定期清洁气体传感器的表面和 内部，保持其良好的工作状态 。
以免损坏传感器。
04 矿用气体传感器
气体传感器的原理与结构
原理
气体传感器是一种将气体种类和浓度信息转换为电信号的电子器件。其工作原理 主要基于电化学、催化燃烧、红外吸收、光干涉、半导体等原理。
结构
气体传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路组成。敏感元件用于感知气体 ，转换元件将感知到的气体转换为电信号，测量电路则对电信号进行处理和输出 。
液压支架压力检测系统的研究
｛ 变 计 ） 应
压力（） Ｆ
（ 变 计 ｝ 应
图 １ 压 力检 测 系统
压 力 传 感 器 作 为 测 量 压 力 的 敏 感元 件 ， 功 能 是 探 测 其
图 ３ 压 阻式 传 感 器 结 构 设计 中选用 Ｋ Ｌ Ｅ 公 司 Ｐ 一 ＥＬＲ Ａ ８系 列 压 阻 式 硅 压 力 传 感 器 ， 力 范 围 ６ Ｍ ａ 超 压 可 达 ９ Ｍ ａ采 用 ２ Ａ 恒 压 ０ ｐ， ０ ｐ， ｍ
２ 压 力 传 感 器选 择 和 外 围 电路 设 计
２１压 力传 感 器 的选 择 ．
现在液 压系统 中广为使用的压力 传感器主要有 电阻 式、 压阻式 和压 电式等型式 。压阻式压力传感器具有灵敏 度高 、 准确度高 、 频率响应快 、 构简单 、 结 体积小 和重 量轻 等优点 ， 能满足液压 支架压力特性 的要求 ， 而且还具 有功 耗低 、 安全可靠 、 寿命长 和易于实现集成化 的特点 ， 所以压 力检测 系统 中采用压阻式压力传感器 ， 其Ｔ作原理是基于 半导体材料 的压 阻效 应 ， 基本 结构由外壳 、 硅膜片和 引线
液 压 支 架压 力检 测 系统 的研 究
罗昌绩， 李铁莲
（ 山西 煤炭 职 业技 术 学 院 。 山西 太 原 ０ ０ ３ ） ３ ０ １ 摘 要 ： 析 了液 压 支 架 的压 力 特 性 和 ＿作 环 境 并 提 出对 压 分 丁
支 架 承 载 过 程 分 为 ４个 阶 段 ： 柱 初 撑 阶段 、 载 增 升 承
组 成 ， 图 ３所 示 。 如
部分。 压力检测系统是 在支架立柱下腔内安装一压力变送 器， 把液体压力的变化转变为电压信号 ， 传人 支架控制箱 ， 通过单 片机对 电压信号进行采集 、 处理和显示。通 过压力 检测系统 ，可 以实时监测立柱下腔 内液体压力的变化 ， 从 而了解液压支架与顶板的相互作用情况 ， 断支架是否处 判
基于CAN总线的液压支架压力传感器自动化系统的设计
Ｃ Ｎ控 制 器 到 总 线 物 理层 或 相 反 的逻 辑 电 平 信 号 。上 面 一 层 Ａ
是 一 个 Ｃ Ｎ 控 制 器 。它 执 行 在 Ｃ Ｎ 规 范 里 规 定 的 完 整 的 Ａ Ａ Ｃ Ｎ协 议 。 它 通 常 用 于 报 文 缓 冲 和 验 收 滤 波 。 而 所 有 这 些 Ａ Ｃ Ｎ功 能 都 由一 个 模 块 控 制 器 控 制 ．它 负 责 执 行 应 用 的 功 Ａ 能 。 如 ， 制 执 行 器 、 传 感 器 和处 理 人 一 机 接 口 （ 例 控 读 ＭＭＩ。 ） 如
立 柱 下 腔 安 装 压 力 传 感 器 ，获 取 液 体 压 力 变 化 的 电压 信 号 ， 通 过 单 片 机 对 电 压 信 号 进 行 采 集 和 处 理 ．并 与 系 统 总 线 通 讯 ， 一 步将 信 号 送 入 中 央 控 制 室 ， 进 以利 于 控 制 室 及 时 有 效
第 ３ 卷第 １ ８ １期 ・ 术 学
Ｖ ｏ１ Ｎ ｏ． ． ３８ １１
湖
南
农
机
２Ｏ１１ 年 １１ 月
ＮＯＶ． ２０１１
ＨＵＮＡＮ ＡＧＩｌ ｌＵＲＡＬ ｌＣＵＬ Ｔ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
基于 Ｃ ＡＮ 总线 的液压支架 压力传感器 自动化系统的设计
刘远 志 ， 宏 侠 ， 潘 闫 磊 ， 润 鹏 赵
（ 中北大 学 机 械工程 与 自动化 学 院 ，山西 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １
摘 要： 以煤矿液压支架压力传感器为研究对象， 结合设计规范， 设计 了一种基于 Ｃ Ｎ总线的智能压力传感器。分析 Ａ 了 Ｃ Ｎ节点的分类和功能特点， Ａ 介绍 了系统的配置方式 ， 探讨 了Ｃ Ｎ节点的硬件和软件设计方案。 Ａ
煤矿液压支架立柱压力监测系统设计
煤矿液压支架立柱压力监测系统设计发表时间：2020-07-03T11:36:05.020Z 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张兵[导读] 摘要：液压支架作为综采工作面三大支撑机械之一，其正常运行对整个工作面的高效生产具有重要意义。
神东煤炭集团布尔台煤矿内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209摘要：液压支架作为综采工作面三大支撑机械之一，其正常运行对整个工作面的高效生产具有重要意义。
在煤矿开采过程中，由于岩石稳定性差，当液压支架顶压时，强烈的岩石结构向上和向下的压力被破坏，会导致整个工作面顶板坍塌。
为了保证煤炭生产的安全稳定，必须掌握液压支架的工作状态。
通过监测支架柱压力的变化，采取预防措施，防止顶板塌落事故的发生，保证煤矿安全生产。
关键词：液压支架；DSP；压力监测；对现阶段我国煤矿综采工作面的工作情况，设计了一种基于DSP处理器的液压支架立柱压力监测系统。
通过分析系统的工作环境与功能要求，对系统的硬件部分，包括处理器及其外围电路与压力信号检测电路进行了选型与设计，对系统软件部分中的主程序流程图进行了设计，设计采用CAN总线的通信方式,实现PC机与各个液压支架立柱的压力数据传输。
系统可实现液压支架的安全化管理，将会提高综采工作面的安全性与稳定性，对事故的发生有一定的预警作用，保障工人的生命安全。
一、概述液压支架是煤矿综采工作面安全生产的关键设备之一。
及时、准确地掌握支架立柱压力变化情况，有助于液压支架维护和工作面顶板控制。
早期的矿用支架压力监测装置，利用压力表或压力传感器测量立柱压力，观测人员定期下井收集数据。
为实现实时压力采集，基于单片机和现场总线通信技术，设计了具有CAN总线通信功能的液压支架压力监测装置，能够与顺槽监测总站通信，利用矿井工业以太网将压力数据上传至地面计算机，实现在地面调度室在线监测液压支架压力数据。
二、系统总体方案设计设计的液压支架立柱压力监测系统由地面设备和井下设备2部分组成。
液压支架实时监测系统在漳村煤矿的应用
综采工作面现采用低位放顶煤一次采全高综合机械 化采煤方法 。综采工作面矿压监测采用 Ｋ Ｙ一 ０一 Ｂ ６ Ⅲ型采 集支 架 压 力 表数 据 来 监 测 ， 系 统 主要 依 靠 该 人工采集数据 来分析 ， 既不方便 ， 又费 时费力 。同
总 弟 ｌ Ｓ期 Ｏ
液 压 支 架 实 时监 测 系统 在 漳村煤 矿 的应 用
赵学东
（ 潞安环能股份公 司 漳村煤矿 ， 山西 长治 ０６３） ４ ０ ２
摘
要： 漳村煤矿 ２ ０ 放工作面利用液压支架实时监测 系统 ， ２２综 精确 监测综采 液压支架 的工作状况 ， 准确
分析工作面顶板周期来压规律 ， 预测顶板垮落 ， 确保了工作面 的安全高效 生产 。文章就该 工作面液 压支架 实时监测系统 的应用做 了介绍 ， 解决 了传统上采集支架压力 表数 据的不方便 、 不准确 、 不及 时 、 费时费力 的
现数据丢失现象 ， 使综采工作面顶板 管理缺乏科 学 １ Ｋ Ｊ ２０ Ｂ 一 ０ ４型矿压实时监测系统 的构成 性 ， 产存 在重 大安 全 隐患 ， 生 给综 采工 作 面顶 板 管 理 带 来很 大难 度 。 Ｋ Ｊ ２０ Ｂ 一 ０ ４型 矿用 实时 监测 系统 由以下 部分 组 为 了解 决综 采工 作 面液压 支 架 Ｋ Ｙ一 ０一ｍ型 成 ： Ｂ Ｂ ６ Ｋ Ｊ一８型 矿 用 液 压 支 架 工 作 阻 力 监 测 分 析 采集支架压力表数据矿压监测存在 的种种弊端 ， 精 仪——主机 ； Ｄ ２矿用隔爆兼本安 电源 ； Ｋ Ｗ２ 专用分 确监测综采液压支架 的工作状况 ， 准确 掌握顶板周 析绘 图软件（ 光盘一张） 高精度压力传感器 ； ； 收发 联想商用计算 机和 Ｈ Ｐ彩色激光打 印 期来压规律， 使矿压监测能够及时准确地提供工作 驱动器一 台； 面支架工作阻力信息 ， 进而指导生产。漳村煤矿在 机 一 台 ； 矿用 抗拉 信号 电缆 ； 防爆 三通 接线 盒 。 ２０ 放 工作 面采 用 了 Ｋ Ｊ一２０ ２２综 Ｂ ０４型 液压 支架 矿 （ 下转 第 ５ ３页 ）
基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用
基于无线Mesh自组网煤矿液压支架压力传感器设计与应用赵阳羲;姬胜凯;李斌;杨志明;陈俊凯
【期刊名称】《网络安全与数据治理》
【年(卷),期】2024(43)1
【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。
【总页数】6页(P73-78)
【作者】赵阳羲;姬胜凯;李斌;杨志明;陈俊凯
【作者单位】中国电子信息产业集团有限公司第六研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TD355.4;TP212
【相关文献】
1.矿用无线液压支架压力传感器的设计
2.基于临近表计无线Mesh组网的多表合一抄表系统设计
3.基于DNC系统的机械制造车间无线Mesh组网设计
4.基于无线Mesh网络的无线轴温报警装置自组网研究与设计
5.基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器设计
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综采工作面液压支架测高传感器设计
综采工作面液压支架测高传感器设计在煤炭开采的广阔舞台上，液压支架如同一位英勇的战士，肩负着维护矿工安全和提高开采效率的双重使命。
而在这个战士的头盔上，镶嵌着一颗璀璨的明珠——测高传感器，它以其敏锐的感知能力，为液压支架赋予了前所未有的智慧与精准。
传统的液压支架高度测量方式，就像是用一把普通的尺子去丈量天空的高度，既费力又缺乏准确性。
而测高传感器的加入，则像是为这把尺子装上了一双慧眼，使其能够瞬间洞察微观世界的变化。
当液压支架在复杂的地质条件下作业时，这颗明珠便发挥着无可替代的作用。
首先，测高传感器能够实时监测液压支架的高度变化。
就如同一位细心的医生，时刻关注着病人的脉搏与呼吸，不放过任何一丝异常。
当工作面出现起伏或下沉时，传感器会立即捕捉到这一细微的变化，并将数据迅速传递给控制系统。
这样一来，液压支架就能够根据实际需求，自动调整高度，确保开采作业的平稳进行。
其次，测高传感器还具备预警功能。
它就像是一位守护神，时刻警惕着潜在的危险。
当检测到支架高度超过安全范围时，传感器会立即发出警报，提醒操作人员及时采取措施。
这种前瞻性的预警机制，极大地降低了事故发生的风险，保障了矿工的生命安全。
然而，要设计出一款性能卓越的测高传感器并非易事。
它需要具备极高的精度和稳定性，能够在恶劣的矿井环境中长期稳定工作。
同时，它还需要具备良好的抗干扰能力，确保数据传输的准确性和可靠性。
此外，考虑到矿井作业的特殊性，传感器还需要具备防爆、防尘等特性。
在材料选择上，我们可以采用高强度、耐腐蚀的合金材料作为传感器的主要构成部分。
这种材料不仅能够确保传感器在高温、高压的环境下正常工作，还能够有效抵御矿井中的腐蚀性气体和液体的侵蚀。
在结构设计上，我们可以借鉴蜂巢的六边形结构，以提高传感器的稳固性和耐用性。
同时，我们还可以将传感器设计成模块化结构，方便后期的维护和更换。
在数据传输方面，我们可以采用无线传输技术，将传感器与控制系统连接起来。
煤矿液压支架专用压力传感器
图1 液压支架专用压力传感器煤矿液压支架专用压力传感器上海风意机电设备有限公司是国内专业的压力传感器生产企业，具有自主研发和设计能力，配备有先进的生产线。
根据市场需求，公司研制了一款煤矿液压支架专用压力传感器（见图1 和 图2）。
经过两年多的试验和改进，产品已被国内知名的液压支架生产厂家定型配套，采购数量已超过千只。
经过一年多井下使用证明，我公司生产的传感器在可靠性、安全性以及长期稳定性方面均有出色的表现。
出色表现来源于先进的设计理念和生产工艺。
首先在结构方面，传感器压力腔体是采用整块17-4PH 沉淀硬化不锈钢棒料，CNC 加工出引压孔，并在引压孔底部保留直径5毫米、厚度2～3毫米的感压膜片（见图3），这样的膜片厚度，是同等量程下金属应变式、溅射薄膜式和扩散硅充油式压力传感器无法达到的。
这种一体化结构使压力腔体内部不存在焊缝和“Ｏ”型圈，消除了泄露隐患，从而使压力传感器具备了测量100Mpa 以上压力的潜质，并且能够承受1.5倍的过载，为传感器的高安全性、高可靠性和良好的密封性奠定了基础。
其次，我们在压力膜片的背面采用高温烧结工艺烧结上半导体硅应变片。
这种烧结工艺避免了金属应变式压力传感器用胶粘贴应变片带来的蠕变问题，而且硅应变片的灵敏度是普通金属应变式和溅射薄膜式的5～10倍，这样在同样压力量程下，我们就有条件把膜片直径做小而厚度加大，从而提高压力传感器的可靠性和抗过载能力。
图3压力腔体半剖图针对煤矿行业特殊的安全性要求，我们的产品采用了传感器专用的信号调节电路, 实现了精密的温度补偿及放大,同时将传感器的整机功耗控制在5mA以内，并且能够通过交流５００Ｖ绝缘耐压测试, 传感器后端的电磁兼容模块为产品提供了过电压保护功能及很强的抗电磁干扰能力。
附1：煤矿液压支架专用压力传感器主要技术参数:● 压力量程: 0～60MPa 或 0～100MPa● 过载能力: 1.5倍额定压力● 破坏压力: 4倍额定压力● 精度: 1.0级● 供电电压: 11～14V.DC● 输出电压: 0.5～4.5V.DC● 本安端与外壳间能承受500VAC, 50Hz, 1min正弦工频耐压试验, 泄漏电流<5mA附2：几种原理60Mpa量程压力传感器性能比较。
液压支架压力监控系统
KJ345矿用液压支架压力倾角监测系统用途本系统主要适用于煤矿井下各种液压支架设备的压力和倾角的实时在线监测。
一般情况下监测综采工作面20个液压支架60个工作阻力点和10个支架倾角的数据变化。
系统组成系统主要由监控主机、KJ345-J一般兼本质安全型数据传输接口、KJ345-F1 矿用本安型数据传输分站、KJ345-F2 矿用本安型压力监测分站、隔爆兼本安型电源箱、GPD60矿用本安型压力传感器、GUD30矿用本安型倾角传感器及KJ345-S矿用本安型触摸鼠标等组成。
功能实时监测液压支架的压力和倾角的数据变化。
高清晰液晶屏显示压力值和倾角值，方便井下工作人员的观测。
地面监控主机可实时监测井下液压支架的压力和倾角数据变化。
具有声光报警和通话功能，可方便井下工作人员观测和联系。
计算机处理软件可实现监测管理网络化，及时准确的将监测数据传送到地面监控主机。
单台压力监测分站故障不影响系统正常工作。
技术指标额定输入电压：AC127V / 660 V额定输出电压：DC18V DC12V压力传感器测量范围：0～60MPa倾角传感器测量范围：-30°～30°报警信号声强：≥90dB上传通讯距离：≥10kM工作原理电源接通后，系统各部分开始工作。
压力传感器实时测量液压支架压力的变化值，包括前支柱压力、后支柱压力和前伸梁压力，并能将压力变化量传输给压力监测分站。
同时，倾角传感器也实时测量液压支架倾角的变化值，并能将倾角变化值也传输给压力监测分站。
一个压力监测分站可以同时监测两个压力传感器和两个倾角传感器的实时数据，并通过显示器翻屏显示出两组传感器当前的压力值和倾角值，当采集到的数据超过设定的报警值时可以进行声光报警。
压力监测分站将采集得到的信息通过CAN总线回传到数据传输分站，数据传输分站的液晶显示器就可以显示所连接的压力监测分站的编号信息、支架信息及支架的压力信息和倾角信息。
数据传输分站能够对压力监测分站的编号和报警临界值进行设置，并对压力传感器和倾角传感器的数据进行巡检，当监测到某个液压支架的压力值或倾角值超过设定范围时给出报警提示（采集点位置变为红色，正常时为绿色）。
PT-509压力传感器说明书
PT-509压力传感器说明书1.1产品特点PT-509压力传感器采用精密压力敏感元件，可实现自动温度补偿，可以避免因温度变化引起的测量误差。
为尽量避免由外围元器件漂移引起的误差，所以采用很少的外围处理电路。
传感器结构简单，功能强大。
可以测量正压、负压、及压差。
1.2用途及适用范围1.2.1用于测量煤矿井下通风巷道压力。
1.2.2瓦斯抽放管道等有甲烷和煤尘爆炸危险环境的压力。
1.3型号含义1.4使用环境条件工作环境应避免淋水。
1.5工作条件1.5.1环境温度：0～40℃1.5.2相对湿度：≤98%(25℃时)1.5.3大气压力：80～110 kPa2、安全特征2.1本传感器为矿用本质安全型。
2.2防爆标志为：Exib Ⅰ。
2、结构及工作原理图1：GY3压力传感器外型示意图G P D 3主参数：测量范围0~3.0kPa主参数：测量范围产品特征代号：压力差式产品类别代号：传感器3、技术特征3.1测量范围：0～3.00kPa3.2供电电源：12～21VDC3.3电流：≤70mA3.4供电距离：1500m(电缆截面为0.43m㎡)3.5输出频率信号：200～1000Hz (负载≤600Ω)4、尺寸及重量4.1仪器外型尺寸(mm)：210×130×554.2重量(kg)：25、安装、调试5.1、本传感器可挂在煤矿井下需要检测压力的地方，使用时垂直悬挂。
5.2、传感器连接电缆，电缆选用四芯型矿用阻燃电缆，传感器三根引出线接法为：5.3、测量负压时，接右侧，测量取压管可选用PU管或橡胶管；当有一个取压嘴时，既可以测量正压，也可以测量负压。
注意：（1）安装取压管时，不得使传感器取压嘴的压力，超过传感器测量最大值的3倍。
（2）当有两个取压嘴时，不得用负压嘴测量正压。
5.4、电缆取压管连接无误后，给传感器送电，10秒后传感器进入稳定测量，显示所测压力的数值。
6、维护、修理及注意事项6.1用户应指派专人使用和维护仪器，使用前应详细阅读使用说明书，传感器正常工作后，要定期（每半年）检查和调整传感器零点和增益。
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图1 液压支架专用压力传感器
煤矿液压支架专用压力传感器
上海风意机电设备有限公司是国内专业的压力传感器生产
企业，具有自主研发和设计能力，配备有先进的生产线。
根据市场需求，公司研制了一款煤矿液压支架专用压
力传感器（见图1 和 图2）。
经过两年多的试验和改进，产品已被国内知名的液压
支架生产厂家定型配套，采购数量已超过千只。
经过一
年多井下使用证明，我公司生产的传感器在可靠性、安全
性以及长期稳定性方面均有出色的表现。
出色表现来源于先进的设计理念和生产工艺。
首先在
结构方面，传感器压力腔体是采用整块17-4PH 沉淀硬化
不锈钢棒料，CNC 加工出引压孔，并在引压孔底部保留直径5毫米、厚度2～3毫米的感压膜片（见图3），这样的膜片厚度，是同等量程下金属应变式、溅射薄膜式和扩散硅充油式压力传感器无法达到的。
这种一体化结构使压力腔体内部不存在焊缝和“Ｏ”型圈，消除了泄露隐患，从而使压力传感器具备了测量100Mpa 以上压力的潜质，并且能够承受1.5倍的过载，为传感器的高安全性、高可靠性和良好的密封性奠定了基础。
其次，我们在压力膜片的背面采用高温烧结工艺烧结上半导体硅应变片。
这种烧结工艺避免了金属应变式压力传感器用胶粘贴应变片带来的蠕变问题，而且硅应变片的灵敏度是普通金属应变式和溅射薄膜式的5～10倍，这样在同样压力量程下，我们就有条件把膜片直径做小而厚度加大，从而提高压力传感器的可靠性和抗过载能力。
图3压力腔体半剖图
针对煤矿行业特殊的安全性要求，我们的产品采用了传感器专用的信号调节电路, 实现了精密的温度补偿及放大,同时将传感器的整机功耗控制在5mA以内，并且能够通过交流５００Ｖ绝缘耐压测试, 传感器后端的电磁兼容模块为产品提供了过电压保护功能及很强的抗电磁干扰能力。
附1：煤矿液压支架专用压力传感器主要技术参数:
● 压力量程: 0～60MPa 或 0～100MPa
● 过载能力: 1.5倍额定压力
● 破坏压力: 4倍额定压力
● 精度: 1.0级
● 供电电压: 11～14V.DC
● 输出电压: 0.5～4.5V.DC
● 本安端与外壳间能承受500VAC, 50Hz, 1min正弦工频耐压试验, 泄漏电流<5mA
附2：几种原理60Mpa量程压力传感器性能比较。