基于Labview的矿用液压支架压力监测系统设计

孙晓飞,韦朝坤,刘 超,王 伟（安徽理工大学,安徽 淮南 233001）

基于Labview的矿用液压支架压力监测系统设计

孙晓飞,韦朝坤,刘 超,王 伟
（安徽理工大学,安徽 淮南 233001）

摘 要：液压支架在矿井下的应用不可避免，其中压力是影响其安全的重要因素，针对目前矿用液压支架压力监测方面的缺陷，设计了一种基于LabVIEW的矿用液压支架压力监测系统。本文主要从系统的整体结构、液压系统原理、LabVIEW程序进行了设计。采用LabVIEW实时采集存储支架压力的工况信息，以单片机和LabVIEW为基础进行数据的处理与显示，提高了对液压支架的实时控制性。

关键词：液压支架；LabVIEW；压力监测

0 引言

近年来煤炭工业得到了很大的发展，但煤矿事故却仍然频繁发生，如今年1月份安徽淮南矿业集团朱集东矿发生井下冒落事故,多名矿工被困于井下，正是这样事例的频繁发生，极大的影响和限制了我国煤炭事业的发展。

现阶段，在顶板的支撑方面大多采用液压支架。采煤工作中，顶板上的压力不断发生变化，因此要求对液压支架承受的压力进行实时监测。目前，压力大多靠连接在支架立柱上的自记仪监测，工作人员必须定期到工作面观测，难以及时获知液压支架上的当前压力[1]。针对这一问题，本文设计了一种基于LabVIEW的矿用液压支架压力监测系统，能达到实时监测液压支架上的压力，当发生特殊情况时，能及时采取有效措施避免事故的发生。

1 系统构成

液压支架的压力通过压力传感器读取，各支架的压力传输到与其相对应的数据采集分站，数据采集分站对采集到的信息进行预处理，在显示器上显示该分站的信息。通过电缆与中心总站进行通信，将分站信息及时传送给中心总站。再通过电缆和传输接口把中心总站的信息送给监控主机，主机局域网中的数据就可以和采集到的压力进行比较，从而使中心总站实现实时监测、故障报警、关键数据记录查询等功能，其整体设计框图如图1所以。

图1 整体设计框图

2 硬件设计

2.1 微处理器

本系统的微处理器选用ΑΤMEL公司的ΑΤ89C51，属于MCS-51系列单片机。C51 系列单片机和ΑΤ89C51 组成的系统不需扩展程序存储器，从而使其得到广泛使用。

2.2 数据采集卡

PCI-6221数据采集卡具有16位分辨率、250kS/s采样率、2路12位模拟输入、8条数字I/O线及2个24为计数器。通过U SB 接口供电,不需任何外接电源。该采集卡非常适合矿下作业的数据记录和环境检测, 同时也可以满足本系统的测量需要。

2.3 压力传感器

压力传感器选型：PΤG501应变式压力传感器。采用高精度高稳定性电阻应变计做为变送器的感压芯片，选进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测量介质的压力转换成4～20mΑ、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC等标准电信号。产品结构采用全封焊结构，使之产品的抗冲击能力、过载能力、产品密封性等性能有了较大提高，产品最高压力可达到150MPa。产品过程连接部分和电气连接部分有多种方式，能够最大限度的满足用户的需求[3]。

2.4 应变片的选择和布置

本文采用型号为BF 120的金属箔式应变花作为弹性体的应变片，具有线性度好、疲劳寿命高、蠕变小和抗干扰能力强等优点。它的阻值为120Ω，灵敏度系数为2.0[4]。

应变片应布置于弹性体的最大应变处，即液压支架的顶梁。出于减小信号线输出的长度方面考虑，在与开有通孔位置相近的地方进行贴片[5]。对桥路进行分析，得到电桥的输出为：, U0Ue-输出和激励电压

3 软件设计

根据对液压支架压力实时监测的需要，软件系统设计有登陆模块、故障监测模块、数据采集模块、数据显示模块。软件设计采用NI公司开发的图形化编程语言LabVIEW，LabVIEW是一款通用的软件开发平台，不仅可以提供几乎所有的经典模拟信号，同时它的易于与数据采集卡集成，在降低成本的同时提高了效率。软件系统的前面板如图2所示。

图2 前面板

4 结语

本文基于LabVIEW技术开发了一套矿用液压支架压力监测系统，该装置可形象地反映矿用液压支架实时工作状态，并对该实验模拟装置运行的压力信号进行实时采集和监控。为综采区工作面顶板的压力监测提出了一种有效、可行的方法。

参考文献：

[1]液压支架压力监测系统软件设计[J].电子世界,2012(06):99-100.

[2]基于LabVIEW的矿井瓦斯远程监控系统[J].工况自动化,2007(04):64-66.

[3]矿井提升设备[M].煤炭工业出版社,1980:53-58.

[4]王朝晖.矿井提升系统新技术及装备[M].煤炭工业出版社,1999:99-101.

[5]MITSUBISHI electric corporation,FX1N编程手册[R],2001(04):85-89.

作者简介：孙晓飞（1987-），安徽亳州人，安徽理工大学在读硕士研究生，研究方向：机械设计、液压。