无线传感器网络在煤矿的应用研究

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1、无线传感器网络在煤矿监测系统的应用研究刘春胡先智(贵州大学计算机科学与信息学院贵州贵阳550025)摘要：本项目是建立在ZigBee无线通信技术平台上的一种分布式煤矿井下信息监测系统，提出一种由无线传感器网络代替传统的RS-485总线的设计方案，实现煤矿井下信息监测系统从有线网络到无线网络的过渡。关键词：Zigbee；无线传感器网络；RS-485；Wirelesssensornetworksincollierymonitoringsystem^appliedresearchLiuChunHuXian

2、Zhi(Computerscienceandinfonnationofinstitute,Guizhouuniversity,Guiyang,Guizhou,550025)Abstract：ThisprojectisbasedontheZigBeewirelesscommunicationtechnologyplatforms,adistributedcollieryinformationmonitoringsystem,andputforwardakindofwirelesssensornetwo

3、rkinsteadoftraditionalRS・485busdesign,realizationinformationmonitoringsystemofcollieryfromcablenetworktowirelessnetwork・Keywords：Zigbee,Wirelesssensornetwork,RS-485,o引言近年来，煤矿安全事故频频发生，造成重大人员伤亡和巨大经济损失，形势非常严峻。这一切与我国煤矿安全信息技术的网络化程度不高密切相关。现有煤矿安全信息系统基本上是通过有线网

4、络建立的，随着煤矿的不断深入开采，煤矿井下的物理结构也不断地改变，原先设计好的有线网络传输系统不能灵活调整，难以做到完全地监测覆盖。因此建立一套组网灵活，扩展性强，安全可靠的煤矿安全无线网络已势在必行。随着信息技术的发展，涌现出许多无线网络技术。ZigBee技术作为一个新出现的无线个人区域网络(WPAN)通信技术，因其协议简单、成本小、功耗低、组网容易等特点，在监控领域具有广阔的市场空间。1系统总体设计及工作原理Zigbee技术是基于TEEE802.15.4协议标准的短距离无线通信技术。一般井下通信

5、距离比较长，单个结点通信难以满足要求，系统采用Zigbee链式组网方式来扩大通信距离。系统结构如图1所示，系统采用双向通信，移动终端把采集的信号发送给中继结点，中继结点收到信号后再把信号依次传给下一个结点直到网络协调器，由网络协调器通过串行口传给监控主机。本系统有大量自给供电的移动终端节点，每个终端节点可以进行周围坏境数据的采集及与中继节点进行通信，从而使得众多的传感器可通过协同工作进行高质量的传感，组成一个容错性较好的采集系统。系统中的中继节点，主要用于组合从各个传感器节点得到的数据以及负责信号的

6、中继传输。除此功能外，该节点也能够完成瓦斯浓度及温湿度监测及超标报警，对井下重要设备的工作状态进行监控。收稿日期：2()]()_**_**基金项目：贵州大学研究生创新基金项忖，校研理工2010032.作者简介：刘春(1980-),男，湖北黄冈，硕士研究生，主要从事无线传输，嵌入式系统研究。胡先智(1978-),男，湖北黄冈，硕上研究生，主要从事无线传输，嵌入式系统研究。/井下目QQ图1系统结构框图中央控制计算机内部软件完成的任务主要有:系统的控制，数据处理以及决定是否发出报警,对整个系统的数据进行

7、备份，并且自动上传至政府安全生产监督管理局监管系统主机。对系统的控制包括控制Zigbee网络开启关闭设置参数等。数据处理主要是对收集的参数与预先内置在系统中正常值进行比较，比如对瓦斯浓度进行对比以决定是否要切断电源，对CO浓度进行对比以决定是否要人员撤离；对湿度进行对比以判断是否有发生透水事故的可能等。对于矿井安全管理的数据都可以上传到当地国家安全生产监督管理局的监控主机，以便于政府对矿业安全的监管。2系统关键技术和实现技术路线2.1传感器模块瓦斯传感器模块和温湿度传感器类型比较多，因为煤矿井下对传

8、感器有严格工业要求,要根据具体矿井来进行选择，在这不作多的叙述。2.2网络节点硬件系统设计在网络屮存在三种逻辑设备类型：协调器节点，路由器节点和终端设节点。网络rh—个协调器以及多个路由器和多个终端设备组成。协调器是整个网络的核心，它最主要的作用是启动网络，其方法是选择一个相对空闲的信道，形成一个PANDo它也会协助建立建立网络中的安全层及处理应用层的绑定。当整个网络启动和配置完成之后，它的功能退化成了一个普通的路由器。路由器的主要功能是提供接力作用，能扩展信号的传输