【摘 要】
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矿井勘探钻孔数据和地质安全、绿色开发联系紧密。目前,矿区的突水灾害、矿水硬化、水文地质条件复杂,通过观测井监测多参量数据效率较低,增加钻井数量会提高成本,且与绿色发展精神相悖。现有的LoRa通信防冲突性能普遍随网络负荷的增大而降低。针对上述问题,文中完成了一套矿井勘探钻孔多参量集中监测系统的设计与实现,并提出一种低功耗改进的P-坚持CSMA防碰撞算法在适应能量情况下提高网络吞吐率,系统可实现多个监
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矿井勘探钻孔数据和地质安全、绿色开发联系紧密。目前,矿区的突水灾害、矿水硬化、水文地质条件复杂,通过观测井监测多参量数据效率较低,增加钻井数量会提高成本,且与绿色发展精神相悖。现有的LoRa通信防冲突性能普遍随网络负荷的增大而降低。针对上述问题,文中完成了一套矿井勘探钻孔多参量集中监测系统的设计与实现,并提出一种低功耗改进的P-坚持CSMA防碰撞算法在适应能量情况下提高网络吞吐率,系统可实现多个监测区域多参量的采集、显示和存储,监测完成的勘探钻孔可填埋,降低了人工成本和对环境的破坏。文章的多参量集中监测系统主要包括信息获取、无线通信、信息保存管理和电源供给。信息获取包括STM32微处理器、光纤光栅传感器和光纤光栅传感分析仪,传感分析仪将获取的光信号解调得到数字信号,STM32微处理器和传感分析仪之间通过RS-485总线连接按照串行Modbus通信协议实现数据通讯。无线通信包括LoRa传输终端、数据中转节点和RS-485串行总线,设计无线通讯协议保证系统高效无线通信。信息保存管理选用SD储存卡对现场监测信息进行及时保存,并运用SQLite数据库完成对钻孔监测参量保存处理,基于QtDesigner和Pycharm开发环境结合Python语言编写上位机软件界面和功能界面,使用SQL语言查看和显示历史监测信息。电源供给包括光电转换的太阳能电池板、检测调节输入输出的太阳能控制器与蓄电池,蓄电池电压信息经RS-485接口实时传输到STM32微处理器。测试结果表明,矿井勘探钻孔多参量集中监测系统功耗低,可靠性好,无线网络搭建方便,可以实现5千米实时通信,使用低功耗改进的P-坚持CSMA防碰撞算法能够有效改善网络吞吐率,在钻孔多参量集中监测方向会有广阔的应用前景。图[59]表[17]参[79]
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