基于CAN总线和WSN的液压支架监测系统研究与设计

嵌入式系统/ARM技术中的工作面液压支架监测系统的研究与设计 本文研究了一种基于CAN总线和无线传感器网络（WSN）的液压监测系统，旨在解决目前工作面液压支架监测系统的现状问题。该系统以ATmega128L单片机和CC2420芯片为核心设计传感器节点，结合CAN控制器MCP2515设计Sink节点，给出了系统的硬件设计和软件流程。 在矿井液压支架监测方式中，通常有两种方式：一是井下人工读取数据后带到地面计算机进行数据分析处理；二是通过RS485总线或者现场总线进行远距离在线监测与数据采集传输到地面计算机显示和分析。第二种方式系统布线复杂，随着开采工作面的推进以及升降架等操作，有线网络极易被扯断，导致现场采集的压力数据无法上传到地面计算机，系统处于半瘫痪状态，使煤矿的安全留下了严重的隐患。 本文设计了一种基于无线传感器网络（WSN）的工作面液压支架在线监测系统，旨在解决目前国内在液压支架监测方面存在的问题。该系统的压力监测传感器网络结构包括传感器节点和汇聚节点。压力传感器节点完成压力数据采集和多跳中继传输；簇头完成成员节点数据的收集、数据融合和转发的功能。Sink节点完成压力数据的汇集和无线与有线信号的转换，实现CAN总线接入，上传到地面计算机实时监控。 压力传感器节点的硬件设计中，CC2420芯片是天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q下变频处理后，中频信号只有2MHZ,此混合I/O信号经过滤波、放大、AD变换、自适应增益调整和数字信号处理等步骤，最后将数据传输到Sink节点。 在Sink节点的设计中，MCP2515 CAN控制器负责将压力数据传输到CAN总线上，并实现与地面计算机的通信。同时，Sink节点也负责将压力数据上传到地面计算机实时监控。 本文设计的基于CAN总线和无线传感器网络（WSN）的液压监测系统能够解决目前工作面液压支架监测系统的现状问题，提高了液压支架监测的实时性和准确性，为煤矿的安全生产提供了可靠的技术支持。 关键词：嵌入式系统/ARM技术、工作面液压支架监测系统、CAN总线、无线传感器网络（WSN）、压力监测传感器节点、Sink节点、压力数据采集、数据融合、压力监测传感器网络结构。