ZigBee无线传感器网络在矿井巷道监测系统中的应用.pdf

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1、2010篮仪表技术与20lO第8期InstrumentTechniqueNo．8ZigBee无线传感器网络在矿井巷道监测系统中的应用李峥，苗曙光(1．淮北煤炭师范学院物电学院，安徽淮北235000；2．中国矿业大学信电学院，江苏徐州221008)摘要：为了满足矿井巷道环境多参数监测的需求，根据矿井巷道地形的特点，介绍了一种可靠的基于ZigBee无线传感器网络的矿井巷道监测系统。详细阐述了以CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程。通过在某煤矿大巷实验，测得了2．4G

2、Hz频率在井下的传输特性，并确定在巷道中两个无线传感器节点的距离为15m时，可实时、可靠的监测巷道的环境参数。关键词：ZigBee；无线传感器网络；巷道监测系统；CC2430；MCP2515中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)08—0057—03ApplicationofWSNsinMineLanewayMonitoringSystemBasedonZigBeeLIZheng’MIAOShu．guang，(1．SchoolofPhysicsandElectricInformationTec

3、hnology，HuaibeiCoalIndustryTeachersCollege，Huaibei235000，China；2．SchoolofInformationandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：Inordertomeettherequirementofmulti—parametermonitoringinminelanewayenvironmentandaccordingtot

4、helandformcharacteristicsoftheminelaneway，thispaperintroducedareliablecoalminelanewaymonitoringsystembasedonZigBeewirelesssensornetworks(WSNs)．ThesensornodeofthesystemwasmainlydesignedbyCC2430，withMCP2515theSinknodewasdesigned．Thedesignofhardwareandtheflowchaaofsoftw

5、areweregiven．Throughexperimentsinaminelaneway，itchecksthetransmissioncharacteristicat2．4GHz，andalsomakessurethatwhilethedistancebetweentwowirelesssensornodesis15me—ters，thesystemcanmonitorthestatusofthelanewayunderwellreal—timeandreliable．Keywords：ZigBee；WSNs；laneway

6、monitoringsystem；CC2430；MCP25150引言Sink节点通过CAN—Bus的方式和骨干网相连接。骨干网将无现有的煤矿井下安全监控系统主要通过手持仪表或者有线传感器网络采集到的参数目标信息发送到本地地面调度中线网络，覆盖范围有限，实时性和灵活性差，存在严重缺陷⋯。心，地面调度中心根据收集到的参数目标信息对矿井进行实时ZigBee是基于IEEE802．15．4协议的技术，是一种短距离、低功监控，随时注意到矿井中各地段、区域的参数目标的变化情况，耗、低复杂度、低数据速率、低成本的无线网络技术。它的工作对突发情况

7、做出迅速的应急反应，根据准确的定位技术，向危频带在868MHz／20bit／s(欧洲)、915MHz／40bit／s(美国)或险区域发出预警信号。实现控制中心对煤矿安全生产的实时2．4GHz／250bit／s(全球通用)，适用于大区域网络覆盖和可扩监控与调度。展网络。根据ZigBee技术特点和煤矿巷道监测系统的现状，提出了一种基于ZigBee技术的无线传感器网络的矿井巷道监测系统。无线传感器网络良好的拓扑重建，路由动态更新调整性能大大增加了系统的可靠性和稳定性。同时为了实现计算机控制和减小组网的复杂度，系统采用分层控制的方法，将

8、无线传感网o传感器节点·Sink节点络与CAN总线网络组成两级网络，极大提高了系统的监督、控制功能，增加了系统的利用率。图1巷道监测系统结构2系统硬件设计1巷道监测系统的结构2．1传感器选型巷道监测系统结构如图1所示．支巷道的普通节点负责采针对矿井巷道的实际情况