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基于无线传感器网络的井下液压支架压力监测系统设计
随着现代煤矿生产的快速发展，液压支架在采煤工作中起着至关重要的作用。液压支架的稳定性和安全性直接关系到矿工们的生命财产安全。然而，由于井下环境的复杂性，井下液压支架受到各种不利因素的影响，容易发生失稳和坍塌现象，导致矿工伤亡事故的发生。因此，设计一种能够及时、准确地监测井下液压支架压力的系统，对保障矿工安全、提高矿山生产效益具有重要意义。
本设计旨在开发一种基于无线传感器网络的井下液压支架压力监测系统，通过对液压支架压力实时监测和数据分析，实现对液压支架稳定性的预警和控制，辅助采煤安全管理，提高生产效率。
一、系统结构设计
本系统采用无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)作为数据采集的主要方式，包括多个无线传感器节点和一个无线网关节点。具体结构如下图所示。
节点间通过低功耗无线传输技术进行通信，通过设计合理的路由协议进行数据传输和网络拓扑管理，从而建立数据采集的无线传感器网络。
二、系统硬件设计
节点选用加速度传感器、压力传感器等用于监测压力的传感器，将数据实时采集并传输至无线传感器节点，实现压力的动态监测。同时，节点还配备了低功耗处理器、无线收发模块、电源管理电路、封装外壳和接口电路等模块。
无线传感器节点的设计旨在具有高可靠性、低功耗、长生命、灵活性等特点。采用初级电池和智能休眠技术，降低节点功耗，延长节点寿命，同时节点不断在线监测压力数值，并将实时数据传输至网关节点。
三、系统软件设计
该系统软件分为传感器节点软件和网关节点软件。
（1）节点软件部分包括传感器驱动程序、数据采集程序和传输控制程序。在本系统中，节点采用的是Real-TimeOperatingSystem（RTOS），每个任务分别专注对传感器驱动、数据采集、协议堆栈处理和通信等功能的实现，同时通过消息队列、信号量等方式进行任务间的通信与同步。
（2）网关节点软件部分主要负责管理整个网络、具备路由功能、数据转发和数据处理功能，同时具备远程控制和管理等高级功能。
四、系统实现
在此基础上，我们实现了一个基于PythonFlask的Web应用程序，从而可以通过Web方式查看压力监测数据。同时，我们在MySQL数据库中记录数据，方便后期检索和分析。通过互联网架设远程访问通道，实现了远程实时监控的功能。
五、系统测试
通过对系统进行多个实测数据收集、分析与验证，得出了结论：系统具有较高的准确性、良好的稳定性和实时性，成本较低，易于维护和运行，能够满足井下液压支架压力监控的实际需求。
六、结论
本文提出了一种基于无线传感器网络的井下液压支架压力监测系统，旨在提高井下液压支架安全性和保障矿工生命安全的同时，辅助煤矿生产管理，提高生产效率。实验结果表明，该系统能够有效地监测液压支架压力，提供及时预警和控制，对确保井下工人的安全具有很大意义。