[实用新型]基于无线传感的掘进机姿态检测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于掘进机姿态检测技术领域。

背景技术

掘进机是主要的隧道和矿井地下掘进机械，在我国用于煤矿巷道的掘进施工。随着高产高效的煤矿施工技术的推进，也要求井下综掘设备不断改进提高，将自动化、信息化和无人化逐渐应用于综掘设备，实现高效、安全巷道。此外，随着城市空间的利用和地下交通的发展，掘进机得到越来越广泛的作用。掘进机在行进过程中，需要确定掘进机的空间位置和掘进机机体的实时姿态，在截割过程中，由于受到截割阻力，机体会发生移位和扭转，为了控制截割断面成形质量，需要实时定位掘进机机体位置和姿态。

在隧道矿井等复杂环境下，无法接收到有效的GPS信号。无法适应目前的掘进机机体定位需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了适应目前隧道矿井等复杂环境下，掘进机机体位置和姿态的定位，现提供基于无线传感的掘进机姿态检测系统。

基于无线传感的掘进机姿态检测系统，包括：多个传感器节点1、多个路由节点电路2和协调器3；传感器节点1包括：加速度计1-1、陀螺仪1-2和无线收发电路1-3；

传感器节点1用于实时采集掘进机在每个坐标轴下的比力和角速度，

多个传感器节点1和多个路由节点电路2之间通过天线实现无线数据传输，

多个路由节点电路2和协调器3之间通过天线实现无线数据传输，

加速度计1-1的信号输出端和陀螺仪1-2的信号输出端同时连接无线收发电路1-3的信号输入端。

由于惯性传感器具有自主性、隐蔽性等特点，不向外辐射能量，也不需要接收外部信息，适用于井下掘进过程导航。本实用新型通过惯性敏感元件获得掘进机的姿态和位置信息，通过无线传感技术送入控制中心主站，进行监测和反馈，有利于控制掘进机巷道断面截割的成形质量，也是掘进机无人化发展的一个基础。

在应用时，在巷道掘进监测体系中，无线传感网络由终点节点、路由节点和协调器节点组成。传感器节点用来进行数据参量采集，采用加速度传感器、陀螺仪传感器，分别测量载体的角运动和线运动信息，通过无线收发模块上传。路由节点电路用于拓展网络结构，增加终点节点数码，搜索可用的网络，并转发接收到的数据；协调器用来创建无线zigbee网络，查找和加入网络节点，并与上位机通信。本实用新型适用于煤矿巷道的掘进施工。

附图说明

图1为基于无线传感的掘进机姿态检测系统的结构框图；

图2为传感器节点的电路图；

图3为路由节点电路图；

图4为协调器电路图；

图5为RS232串口通信电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于无线传感的掘进机姿态检测系统，包括：多个传感器节点1、多个路由节点电路2和协调器3；传感器节点1包括：加速度计1-1、陀螺仪1-2和无线收发电路1-3；

传感器节点1用于实时采集掘进机在每个坐标轴下的比力和角速度，

多个传感器节点1和多个路由节点电路2之间通过天线实现无线数据传输，

多个路由节点电路2和协调器3之间通过天线实现无线数据传输，

加速度计1-1的信号输出端和陀螺仪1-2的信号输出端同时连接无线收发电路1-3的信号输入端，

加速度计1-1为ADXL345加速度计，陀螺仪1-2为L3G462A陀螺仪。

终端传感器节点用来采集掘进机的实时运动信息，由加速度计传感器、陀螺仪传感器和无线收发电路构成。

加速度计1-1用于检测载体的比力，陀螺仪1-2用于采集载体的角速度。

ADXL345是美国模拟器件公司推出的加速度计，采用多晶硅表面微机械处理技术，能够敏感三轴方向运动比力，再通过A/D转换成数字信号，经过滤波和控制逻辑后，通过SPI和I2C数字输出。最大量程范围可达±16g，其高分辨率为3.9mg/LSB，可测量0.25°的倾角变化。角速度测量采用意法半导体公司的L3G462A陀螺仪。L3G462A是低功耗三轴角速率传感器，采用MEMS技术，由一个敏感元件和IC集成电路接口组成，通过三个模拟输出端口能够提供测量角速率。

本实用新型的发明点在于电路的结构，不涉及实用新型保护课题问题。