图4 KJ653煤矿顶板动态（无线网络）监测系统采场测点布置示意图 P26
图5 工作面综采支架工作阻力监测设备及其它硬件组成及布置图
六、系统工作原理与工作过程
1、KJ653监测系统工作原理总体概述
由于煤矿井下的实际情况比较特殊，传感器节点在布置的时候只能是线性排列方式。为保证通讯网络的稳定性，传感器节点和中继器之间要做到多点覆盖。433MHz无线信号绕射穿透能力比较强，在回采工作面和巷道中可以分别覆盖60米和100米的范围、在此范围内会有2到4个传感器节点，这样就能达到通讯链路的健壮性。
整个系统传感器级均采用OLDM无线网络技术进行无线组网通讯。各无线传感器节点监测相应的数据信息、然后根据最优路由协议将数据传送给网络内的网关也就是本安型通讯分站。各无线节点之间可以自由通讯。当网络内部某个无线节点出现故障，其他节点可以进行网络自组织，选择另外的传输链路，进而实现网络通讯的可靠性。如果末级传感器节点与数据传输无线分站距离较远，可以通过增加中继器的方式来延长通讯距离。
数据传输无线分站通过RS485总线把接收到的传感器数据信息传送给监测主站，监测主站与多台数据传输无线分站构成上下位主从关系，监测主站与数据传输无线分站之间通过一级总线连接。通讯分站固定设置地址编码，主站依次巡测每个分站，分站接收巡测指令后，将分站已经存储的数据帧发送到监测主站。监测主站将每次巡测的数据通过主传输系统发送到井上接收主机。主传输系统支持三种通讯接口：方式1，RDS-100有线电缆通讯方式（电话线）；方式2，单模光纤专线通讯方式；方式3，符合TCP/IP协议的以太环网通讯方式。以上传送方式均支持串行异步透明传送。接收主机通过以上三种方式之一接收到井下传送的数据，容错后直接发送到监测服务器，监测服务器安装CMPSES监测分析软件，将数据存储到数据库，并根据用户的要求进行不同的数据分析和报警。
2、综采工作面支架工作阻力监测
综采顶板压力无线监测分站是集压力传感器、单片计算机、数据采集电路、无线通讯电路、LCD显示为一体的智能化监测仪器，可脱离无线通讯独立工作。该分站设计了2个压力测量通道，可通过KJ10的高压油管与支架的液压回路连接，液压回路的液体介质作用到分站内置的传感器上输出电压信号，经模拟通道放大后被单片计算机采集，数
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据显示或经无线通讯接口输出到接入网关，同时监测软件还可以识别初撑力和最大工作阻力，并将数据显示到LCD显示屏上。
当顶板压力无线监测分站收到数据传输无线分站请求发送数据指令时，自动将数据发送到数据传输无线分站。 3、巷道顶板位移（离层）监测
矿用本安型顶板位移传感器固定锚爪安装在围岩钻孔内，当岩层内部有离层位移时，固定锚爪牵引内部机构运动，由内部机构带动角位移传感器旋转，传感器将位移信号转换成电压信号输出到单片机采集电路。本检测仪采用了低功耗的单片机和电源管理电路，单片机定时自动检测传感器信号并进行处理，同时LED数码管显示当前离层量，当传感器检测的相对位移超过设定值时能自动报警，报警方式采用闪烁声、光指示。检测仪内部设有433M无线通讯电路，当监测到数据传输无线分站的指令后将数据发送出去。
顶板位移传感器有两个测量基点（A基点，B基点），A基点为深部基点，B基点为浅部基点，通过A、B两个基点位移的变化确定离层的范围和离层的大小。 4、井下数据通讯系统
监测主站与多台数据传输无线分站构成上下位主从关系，监测主站与数据传输无线分站之间通过总线连接。数据传输无线分站固定设置地址编码，监测主站依次巡测每个数据传输无线分站，数据传输无线分站接收巡测指令后，将数据传输无线分站已经存储的数据帧发送到监测主站。监测主站将每次巡测的数据通过主传输系统发送到井上接收主机。主传输系统有三种接口：方式1，RDS-100有线电缆通讯方式（电话线）；方式2，单模光纤通讯方式SC.S30-100(光纤1310um)；方式3，符合TCP/IP协议的以太环网通讯方式(光口或RJ45网口)。以上传送方式均支持串行异步透明传送。 5、井上接收及数据处理系统
接收主机以上述三种方式之一接收到井下传送的数据，容错后直接发送到监测服务器，监测服务器安装CMPSES监测分析软件（C/S），将数据存储到数据库，并根据用户的要求进行不同的数据分析和报警。
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局域网用户可安装或下载客户端软件，实现在线同步监测。若局域网建立了Web服务器，可安装B/S监测软件，局域网或互联网用户可通过IE浏览器方式共享监测信息。
用户若选择了电话线或光纤通讯方式，井下的数据信号通过RDS-100或光纤收发器接入到接收主机，接收主机将接收到的数据发送到监测服务器串口接收。若用户选择了以太环网通讯方式，监测主站可通过内置NPORT接口接入环网，监测服务器可通过内部以太网卡（RJ-45）接入环网中，监测服务器直接从环网读取数据。
七、 监测系统现场测点布置与安装
1、工作面支架工作阻力监测系统
如图5所示，工作面每5架安装一台顶板压力无线监测分站。顶板压力无线监测分站安装在综采支架的顶梁（掩护梁）下面，采用吊挂式安装，用KJ10mm的高压油管将分站上的传感器与支架立柱的高压腔连接，四柱式支架接前后立柱，两柱式支架接左右立柱。工作面的上部到下部压力监测分站可以按照由小到大或由大到小的编号顺序连接。
综采数据传输无线分站安装在开关列车上，工作面推进时通讯分站及电源随开关列车一起移动。安装方法如图6。
监测分站
高压油管 控制阀 支架立柱 图6 压力监测分站安装示意图
2、巷道顶板位移（离层）监测系统
如图4所示。巷道内均匀布置安装顶板位移测点（离层测点）。
顶板离层传感器采用ф28mm钻孔（锚杆钻孔）安装，顶板钻孔深度不大于20米，允许钻孔倾角+30度，安装方法如图7。建议议浅基点B的安装深度2.2m，深基点A的
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