基于Zigbee无线传感器网络的煤矿安全监测系统的研究

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我国煤炭资源丰富,矿井众多,煤炭开采量大,一旦发生矿难事故,将造成重大的经济损失和人员伤亡。目前大部分煤矿使用有线监测系统,系统传感器少、布线繁杂,维护成本高,网络结构固定、易出现监测盲区的特点已经不能满足井下工作面的动态变化要求;随着工作面的推移,有线网络不能快速的跟进,造成信息不能时效传输。随着无线传感技术的发展应用,结合一种稳定可靠的无线传输方式,组建较完善的安全监测系统,为矿井环境的实时监测提供了新思路。Zigbee技术作为无线传感器网络通信的一种形式,其低成本、低功耗、高可靠性、自组网的特点非常适合井下环境监测。  本文提出基于Zigbee无线传感器网络的煤矿安全监测系统方案,该系统至上而下主要包括上位机监测主机(配备监测软件)、串口服务器、以及井下无线传感器网络。井下传感器网络由协调器节点,路由节点和终端节点组成,终端节点可以外接多种传感器,主要对瓦斯、温湿度、CO浓度进行数据信息的采集,这些节点信息通过路由节点的转发,遵循Zigbee技术规范和协议特点,多跳路由至协调器节点,通过网络串口将信息上传至上位机处理显示。整个井下网络通过Zigbee协议无线传输,避免了传统有线监测存在监测盲区,布线不便,不能实时跟进工作面的缺点。该系统能够实现环境实时监测,超限报警的功能。  井下传感器网络中各节点采用TI公司的CC2530芯片作为主处理器芯片,选用MJC/4.0L瓦斯传感武器、SHT11温湿度传感器、MQ7CO浓度传感器,根据各节点要实现的功能进行硬件设计,在Zigbee协议的基础上,对各节点进行程序设计,实现数据采集和通信网络的组建。  该系统功耗低、组网灵活、具有较强的抗干扰性和稳定性,可以适用于煤矿安全监测系统。
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