振动能量供电的矿用无线传感器网络研究.pdf

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1、第3期2012年6月机电元件ELECTROMECHANICALCOMPONENTSVOL32No．3JurL2012振动能量供电的矿用无线传感器网络研究秦显远1。吴迪2。刘超3(1．兖矿贵州能化有限公司，贵州贵阳550022；2．兖矿贵州能化有限公司，贵州贵阳550022；3．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：针对现有矿用无线传感器网络使用的传统供电方式所带来的不足，根据振动能量收集装置在国内外的发展情况，提出了使用振动能量供电的新型无线传感器网络，研究了采用振动能量收集装置对矿用无线传感器网络所带来的优

2、势和可行性分析，结果表明使用振动能量收集装置的矿用无线传感器网络可以极大地增强无线传感器网络的监测作用。关键词：无线传感器网络；环境监测；振动能量收集装置Doi：10．3969／i．issn。1000—6133．2012．03．005中图分类号：TN784文献标识码：A文章编号：1000—6133(2012)03-0024—04ResearchofVibrationEnergyHarvester·-·PoweredWirelessSensorNetworkUsedinMineQin—XianYuanl，WuDi2，LiuCha03

3、’(1．YanzhouCoalMiningGuizhouChemicalCo，，Ltd，Guiyang550081，Guizhou；2．YanzhouCoalMiningGuizhouChemicalCo．，Ltd，Guiyang550081，Guizhou；3．SchoolofInformationandElectricalEngineeringofCUMT，JiangsuXuzhou221008，China)Abstract：Inviewofthedisadvantageofcurrenttraditionalpowersup

4、pliedwirelesssensornetworkusedinmine，thepaperpresentsvibrationenergyharvester-poweredwirelesssensornetworkusedinminebasedontherecentde-velopmentofvibrationenergyharvester，andinvestigatestheadvantageandpossibilityofthisnewtypepowersupplyequipment．TheresultshowsthatitCa

5、nenhancethemonitorabilityofwirelesssensornetworkusedinmine．Keywords：wirelessflensornetwork；environmentmonitor；vibrationenergyharvester1引言自20世纪80年代中期起，我国各大中型矿井都相继安装了不同型号的煤矿监测系统，借以对瓦斯、CO的浓度、风速、风量、粉尘等环境参数以及收稿日期：2012—03—27电压、电流、风门开闭和重要设备开停等工矿参数进行集中监视和简单控制，这些系统的装备大大提高了矿井安全

6、生产水平和安全生产管理效率。随着我国煤矿开采规模逐渐增大，工况条件越来越复杂，对人身安全威胁也愈来愈大。因此，煤矿自动化和第3期秦显远等：振动能量供电的矿用无线传感器网络研究25无人或少人矿山工作面成为国内外采煤行业追求的目标。采煤装备自动化、远程监控技术、煤岩巷道掘进装备遥控技术及井下综采工作面采煤装备的远距离控制技术对避免或减少井下开采中重大人员伤害的发生、保障煤炭安全和高效开采具有重要的现实意义和战略意义。2无线传感器网络目前，我国井下通讯主要为有线方式。由于井下环境差，巷道分布多，干扰信号源多，对无线的发展障碍比较太。近年

7、来，国内外对无线传感器网络(WSN，wire]esssermornetwork)的研究都很重视，例如NI公司的MWSNplatform，国内如北京携远天成技术有限公司的无线监控系统，其典型的结构如图1所示。最底层的为分布在各处的传感器节点，根据需要选择不同的传感器可以灵活地适应于不同的工作环境，互相之间可以进行通信。中间层为网关路由器，负责收发传感器节点的数据。最上层的为各种终端，可以是服务器，监控电脑或者各种手持设备。实时监测各种环境参数。臼。臼《>fr'-d≮≥l≈≮髫舀艿幽l尢线传感器刚错的典型结掏相对于有线监测网络，其有诸

8、多优势：(1)远距离监测与测量井下各种环境与设备参数。在一些地理位置复杂，重点区域分布较广，并且与监控中心距离较远的情况下，无线网络可以很好地满足各种监控的要求。(2)实现了长时间，不间断并且稳定的监测。随着无线通信技术的进步，例如zie,b”技术