摘 要：瓦斯是影響煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的突出因素，為了保障礦工人員的工作環(huán)境，本文設(shè)計了以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)的井下瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的可靠性、易操作性等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：

瓦斯?jié)舛冗^高是引起煤礦事故的主要原因，因此，實時了解井下瓦斯?jié)舛仁敲旱V安全生產(chǎn)的一個重要因素。目前，我國各大煤礦的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)大多采用有線監(jiān)測的方式，但這種方式布線復(fù)雜、維護(hù)成本較大，且如果監(jiān)測系統(tǒng)的某一點發(fā)生故障，則整個網(wǎng)絡(luò)就會失去控制?；谶@一點，利用ZigBee技術(shù)設(shè)計出一種無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，通過計算機和無線網(wǎng)絡(luò)獲得井下各模塊的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，從某種意義上來說，促進(jìn)了煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的管理，減少了煤炭事故的發(fā)生，具有可靠性高、成本低、靈活性強等優(yōu)點。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于煤礦作業(yè)環(huán)境的特殊性，所以檢測礦井空氣中的瓦斯?jié)舛仁堑V井安全的基礎(chǔ)，以ZigBee網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)的無線監(jiān)測系統(tǒng)，再其地面中心以下部分是由終端節(jié)點、路由器節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點三部分組成，終端節(jié)點主要用來瓦斯數(shù)據(jù)的收集，然后傳送給路由器節(jié)點層，協(xié)調(diào)器節(jié)點層對其接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行總結(jié)，再連接主干網(wǎng)絡(luò)控制中心接收傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，實時監(jiān)測到井下瓦斯?jié)舛鹊臓顟B(tài)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計

在本設(shè)計中，硬件電路主要有傳感器模塊和無線通信模塊組成，在實際的應(yīng)用中，通常把它們放到一個硬件電路上，因此，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.1 傳感器模塊電路

本設(shè)計采用是應(yīng)用電路簡單、耗電低、體積小的KGS-20型可燃?xì)鈧鞲衅?，瓦斯傳感器的工作原理是在瓦斯的作用下是其熱催化元件發(fā)生燃燒，導(dǎo)致阻值隨著元器件的溫度升高而增大，使電橋失去平衡引起橋路電壓發(fā)生變化，由于該電壓和瓦斯?jié)舛瘸烧壤P(guān)系，所以通過測量橋路電壓就可以檢測出瓦斯?jié)舛戎怠?/p>

2.2 ZigBee無線通信模塊

設(shè)計采用基于無線SOC設(shè)計、內(nèi)部集成了大量設(shè)計電路的CC2430作為系統(tǒng)方案的無線通信模塊，并且集成了一顆8051微控制器和符合了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz RF射頻收發(fā)器，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的無線收發(fā)功能。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計

程序的總體流程首先是初始化，建立網(wǎng)絡(luò)通訊連接，通過瓦斯傳感器采集數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及對比，如果超出所設(shè)范圍則報警，并執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。

3.1 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計

數(shù)據(jù)采集部分的功能是利用傳感器來完成瓦斯數(shù)據(jù)實時可靠的瓦斯數(shù)據(jù)采集，然后再將電信號經(jīng)過放大電路放大，經(jīng)與8051單片機連接，后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換獲得所需要的參數(shù)。最后等待系統(tǒng)的無線傳輸。

3.2 無線收發(fā)的程序設(shè)計

由協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點和終端節(jié)點得到的數(shù)據(jù)傳送給無線收發(fā)模塊CC2430，然后由其傳送給控制中心，無線收發(fā)模塊CC2430的工作流程如下：首先初始化CC2430的寄存器參數(shù)并改變其參數(shù)值使其進(jìn)入到待機模式的狀態(tài)，然后是發(fā)送模式或接受模式的工作模式選擇，最終完成數(shù)據(jù)信號的無線收發(fā)的功能。

4 結(jié)束語

本設(shè)計采用通信技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計成的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，達(dá)到了對于煤礦瓦斯?jié)舛鹊膶崟r監(jiān)測和預(yù)警的功能，減少了煤礦事故的發(fā)生，使人身安全和財產(chǎn)有了一定的保障，具有良好的實時性和可靠性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫利民，李建中，陳渝.朱紅松.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2005.

[2]張雅君，李明學(xué)，田由輝.基于Zigbee技術(shù)的煤礦井下設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械.2013，34（06）：271-272.

[3]紀(jì)晴，段培永.基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究與實現(xiàn)[J].傳感器世界.2007（10）：30—35.