基于WSNs的煤矿多参数安全监测系统的研究.pdf

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1、2012年第3l卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)21基于WSNs的煤矿多参数安全监测系统的研究龚雨含，张丽，龚瑞昆，石馨月(1．中国矿业大学(北京校区)机电与信息工程学院，北京1000832．河北联合大学电气工程学院，河北唐山063009；3．唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心，河北丰润064000)摘要：针对目前煤矿安全生产存在的问题和井下各种参数监测系统的现状，设计了一种基于CAN总线和无线传感器网络(WSNs)的煤矿多参数综合安全监测系统。

2、该系统以ATmega128L单片机和CC2420芯片为核心设计传感器节点，结合CAN控制器MCP2515设计Sink节点，设计了系统硬件，给出了软件流程。实验结果表明：该安全监测系统具有可行性和高可靠性。关键词：多参数；无线传感器网络；安全监测系统中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)08-0021-03Researchonmulti-parametersafetymonitoringsystemincoalminebasedonWSNsGONGYu—han，ZHANGLi

3、，GONGRui．kun，SHIXin—yue。(1．SchoolofMechanicalElectronic&InformationEngineering．BeijingCampusofChinaUniversityofMiningandTechnology，Bcijing100083，China；2．CollegeofElectricalEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；3．TangshanRailwayVehicleCoLtd，Fe

4、ngrun064000，China)Abstract：Inviewofthecurrentstatusofsecurityandthepresentsituationofvariousparametersdetectingsystemincoalmine，amonitoringsystembasedonCAN—busandWSNsisdesigned．ThesensornodeofthesystemismainlydesignedbyATmega128LSCMandCC2420chip，andtheSinknod

5、eisdesignedwithCANcontrollerMCP2515，andsystemhardwareandsoftwarearedesigned．Experimentalresultsshowthatthesafetymonitoringsystemhasfeasibilityandhighreliability．Keywords：multi—parameter；wirelesssensornetworks(WSNs)；safetymonitoringsystem0引言WSNs的煤矿多参数安全在线监测系统。

6、近年来，中小煤矿矿难频发固然有安全管理上的问题，1WSNs拓扑结构及其关键技术但缺乏高可靠性的煤矿安全监测系统也是一个主要因素。1．1网络拓扑结构有些煤矿不设安全监测系统，有些煤矿即使安装了安全监本文设计的多参数监测传感器网络结构，包括传感器测系统，因参数单一、操作应用不便等因素不能真正发挥其节点和汇聚节点(Sink节点)。多参数传感器节点完成数作用。目前，安全监测系统的监测方式有2种：一是人工监据采集和多跳中继传输；簇头完成成员节点数据收集、数据测，即井下人工读取数据后带到地面计算机进行数据分析融合和转发的功能

7、。Sink节点完成数据的汇集和无线与有处理；二是传统的自动监测，即通过RS-485总线或者现场线信号的转换，实现CAN总线接入，上传到地面计算机实总线进行远距离在线监测与数据采集，传输到地面计算机时监控。传感器节点以分簇的形式构成网络，通过簇间多显示和分析。前者实时性不高，后者系统布线复杂，随着采跳方式，将数据传到Sink节点，最终实现整个网络覆盖范掘工作面的推进，有线网络极易被扯断，导致现场采集的各围的气体和压力参数的监测。由于综采面推进相当缓慢，种数据无法上传到地面计算机，系统处于半瘫痪状态，使煤WSNs的拓

8、扑结构可以近似认为是直线型；同时每一个综矿安全留下隐患。近年来，无线传感器网络(WSNs)被广采面支架都已经编号，可以认为位置已知]。泛地应用，如在军事和民用等领域，但在煤矿安全监测方面1．2WSNs的关键技术尚未见到成功应用的报道。为此，本文设计了一种基于1)组网收稿日期：2012-02-2322传感器与微系统第3l卷比方面更具竞争力。图2传感器节点硬件框图Fig2Ha