針對煤礦井下監(jiān)測有線網(wǎng)絡布線繁瑣、成本高、不靈活等問題,結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡技術,提出一種基于ZigBee的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)。將ZigBee無線網(wǎng)絡技術用于瓦斯數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)斷電控制之間的傳輸,煤礦安全遠程網(wǎng)絡綜合自動化監(jiān)測動畫顯示系統(tǒng)采用動畫方式顯示煤礦安全監(jiān)測狀態(tài),為直觀高效率監(jiān)測監(jiān)管與科學決策提供了新的技術手段,在遠程監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)層面上可以實現(xiàn)各種測控單元的互聯(lián)互控設置并進行監(jiān)測監(jiān)管,進而完成煤礦井下安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計。 

【文章來源】：機電工程技術. 2020,49(12)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

1 整體構架設計

系統(tǒng)井下各節(jié)點（協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點、終端節(jié)點）的無線收發(fā)模塊采用TI公司的CC2530芯片。各個節(jié)點的硬件電路基本一致，都擁有相同的無線通信模塊，屬于同構節(jié)點，其結(jié)構框圖如圖2所示。其中，傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換；處理器模塊負責儲存和處理本身采集的數(shù)據(jù)及其他節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)，一般采用嵌入式CPU；無線通信模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，一般使用低功耗的短距離無線通訊設備或模塊；能量供應模塊，對于協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由器節(jié)點使用固定電源供電，而傳感器節(jié)點通常采用微型電池提供所需能量。2.2 軟件設計

在整機低功耗問題中，軟件設計的作用至關重要[10]。以人員定位終端節(jié)點與路由節(jié)點之間的入網(wǎng)流程為例說明其設計過程。人員定位終端節(jié)點入網(wǎng)工作流程如圖3所示。人員定位節(jié)點上電后，系統(tǒng)初始化。人員定位系統(tǒng)各終端節(jié)點具有流動性，Zig Bee系統(tǒng)會周期性在一定距離范圍內(nèi)廣播定位數(shù)據(jù)幀，通信范圍內(nèi)的路由節(jié)點在接收到定位數(shù)據(jù)幀后，會根據(jù)接收信號強度計算出自身與定位節(jié)點的距離，并將距離值發(fā)送到上位機，由上位機執(zhí)行高精度的定位算法。開始組網(wǎng)時，Zig Bee路由節(jié)點媒介訪問控制（MAC）層的MLME＿Scan-Confirm函數(shù)返回信道檢測結(jié)果，網(wǎng)絡層管理實體（NLME）為新建的網(wǎng)絡選擇一個合適的信號傳輸信道，并給該信道分配一個名為PANId的網(wǎng)絡號，通過MLME-SET.request原語將PANId號寫入到MAC層mac PANId的屬性中。建立網(wǎng)絡成功會有建網(wǎng)成功的提示信息，否則向應用層返回STARTUP-FAILURE建網(wǎng)失敗的信息。終端節(jié)點接收到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)時，通過JZA＿b Af Msg Object函數(shù)逐級進行數(shù)據(jù)發(fā)送形式、端點號、簇號的判斷，并對數(shù)據(jù)分類進行上傳。在實際應用中，路由節(jié)點、終端節(jié)點的休眠可以根據(jù)實際需要進行合理設定。

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]CWebGIS煤礦安全綜合監(jiān)測監(jiān)控監(jiān)管系統(tǒng)的應用[J]. 謝俊生,樊會明,馬平.  測控技術. 2010(05)
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碩士論文
[1]基于ZigBee技術煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)設計[D]. 劉海芬.燕山大學 2014
[2]基于無線傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全監(jiān)測及定位系統(tǒng)研究[D]. 孫延飛.遼寧工程技術大學 2011
[3]基于ZigBee傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 潘濤.蘭州大學 2010



本文編號：3375141