基于超声波的围岩松动圈实时监测系统设计

出40 kHz的超声波。

2．2．2 超声波接收电路

超声波接收电路包括放大信号电路、带通滤波电路以及整剥型发电路，如图5所示。超声波探头接收超声波，经过LM358对其两级放大，然后将放大的信号送入LM567将波形滤波并且触发CPU的引脚。LM567具有带通滤波和触发的作用，5、6脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f，f≈1／1．1RC。当LM567的3引脚输入幅度大于等于25 mV，并且频率在带宽内的信号时，8引脚由高电平变为低电平，触发CPU的引脚，完成接收超声波的功能。

2．3 GPRS模块

GPRS无线传输模块采用华为公司的GSM900-C模组，如图6所示。GSM通过串口接收CPU的数据，并实时地发送给后方监控室，通过发送引脚将后方监控室的命令传送给CPU，从而实现了后方监控室可以主控请求目标板之间人机互动的功能。目标板也可以自动定时采集数据，并通过GSM模块传输到后方监控室。

3 围岩松动圈监测系统软件设计

基于超声波的围岩松动圈监测系统的软件设计流程如图7所示。本设计中嵌入了μC／OS-II操作系统，主要包括4个线程：

①线程1是定时采集围岩裂隙的数据。由后方监控室发送采集时间表，例如如果是间隔10 min采集一次数据，则目标板就会每隔10 min对数据进行采集，采集完毕将数据传送到后方服务器。

②线程2是目标板实时监测服务器发送来的指令并保存到缓冲池。

③线程3是目标板处理缓冲池的数据，如果检测到缓冲池有更新，说明后方服务器有新任务下达，则根据任务去做相应处理。

④线程4是计数线程，准确计算出从超声波发送出去到接收到超声波所用到的时间。

结语

本文设计的围岩松动圈监测系统可以实时地监测到围岩的松动圈的变化信息，这为巷道的安全支护及时提供正确参考信息。此外，本文提出的方案可以使测试人员远离矿井进行测试，有助于矿井的安全生产；由于加入了多任务处理，也能实时地处理多任务，有助于以后的扩展。