基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器设计 论文

针对煤矿顶板压力监测系统中的无线ZigBee传感器使用时间达不到设计预期、需频繁更换电池的问题，设计了一种基于LoRa通信的无线液压支架压力传感器。内嵌LoRa模块的无线液压支架压力传感器安装在液压支架上，采集液压支架前支柱、后支柱及前伸梁的压力值。被测液体介质通过导压孔加压到传感器压阻元件上，压阻元件受压发生形变，产生与压力线性相关的阻值变化；传感器的微控制单元测量加在电阻上的电压，将其换算成实际压力值。该传感器实现了煤矿顶板压力监测信号的远距离、低功耗、高可靠性无线传输：通过高扩频因子的直接序列扩频技术提高接收端灵敏度，获得较高的信号增益，从而增加通信距离；通过前向纠错编码技术提高传输可靠性；采集液压支架压力值并成功发送数据后进入休眠模式，以降低功耗。测试结果表明，该传感器1 h的平均功耗为1.18 mA·h，容量为5 000 mA·h的锂电池理论续航时间为141 d，满足煤矿使用要求；与ZigBee技术相比，LoRa有效通信距离更远，可靠性更高。