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1、基于ZigBee的超低功耗冻结井壁无线测温系统黎冠,等基于ZigBee的超低功耗冻结井壁无线测温系统ZigBee-basedWirelessTemperatureMeasurementSystemwithUltra-lowPowerConsumptionforFreezingShaftWall黎冠刘永涛卜祥丽翟延忠(华北科技学院安全监测监控重点实验室,北京101601)摘要:针对传统煤矿立井施工测温系统不易布线的问题,开发了基于ZigBee协议栈BitCloud的超低功耗冻结井壁无线测温系统。系统以ATmega128RFR2作为协调器和路由器的控制核心,利用单总线测温技术,构成了一个
2、多路由的树型网络。给出了系统方案设计、测温节点软硬件设计和超低功耗设计。实际冻结工程项目测试结果表明,测温系统稳定,温度数据可靠,无线测温网络寿命大于井壁浇筑施工周期。与传统测温方法相比,该测温系统的施工难度进一步简化,无线组网方式更为灵活。关键词:ZigBee单总线Z-StackDS18B20矿井温度传感器测温系统中图分类号:TH7;TP277文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201605012Abstract:Aimingatthedifficultwiringproblemoftemperaturemeasurementsyste
3、minconstructionoftraditionalcoalmineverticalshaft,thewirelesstemperaturemeasurementsystemwithlowpowerconsumptionbasedonZigBeeprotocolstackBitCloudisdevelopedforfreezingshaftwall.WithATmega128RFR2asthecontrolcoreofcoordinatorandrouter,atreetypenetworkwithmultipleroutingsisconstitutedbyusingthe1-
4、wirebustemperaturemeasurementtechnology.Thedesignsofsystemscheme,hardware,softwareandlowpowerconsumptionfortemperaturemeasurementnodearegiven.Thetestresultsinactualfreezingengineeringprojectshowthatthistemperaturemeasurementsystemisstable,thetemperaturedataarereliable,andthelifecycleofwirelesst
5、emperaturemeasuringnetworkislongerthanthepouringconstructionperiodofshaftwall.Comparingwithtraditionaltemperaturemeasurementmethods,thedifficultyofconstructionofthistemperaturemeasurementsystemisfurthersimplified,andthewirelessnetworkingismoreflexible.Keywords:ZigBee1-wirebusZ-StackDS18B20MineT
6、emperaturesensorTemperaturemeasurementsystem结合煤矿冻结工程施工实际需求,针对千米冻结0引言井施工项目,采用单总线测温传感器,采集冻结壁内多在煤矿井筒冻结法凿井施工过程中,混凝土凝固过点混凝土固化温度;在冻结井筒内构建ZigBee无线通程释放大量的热量,故井壁混凝土温度监控对井壁施工信网络,将各温度数据传送至井口网络协调器;协调器[1-2]质量起着关键作用。传统矿井冻结法施工过程中一将数据上传至监控PC,实现冻结井壁温度监测。般多采用温度传感器多点测温。近年来,出现很多新的1系统设计研究。文献[3]利用传感器的寄生电源供电,实现了单总线超远
7、距离多点测温;文献[4]采用nRF905射频网络对1.1无线组网方案井壁压力和温度进行远程监测,但是需要外接电源,不便ZigBee网络有星型、树型和网状型3种网络拓扑施工布线。目前,较为先进的井壁测温方式是光纤测温结构[8]。根据冻结井筒的现场应用情况,设计时需要[5]法。通过光纤拉曼(Raman)散射现象,实现光纤沿线温考虑以下几点特殊要求。①测温传感器一旦施工安装度测量。光纤测温不怕电磁干扰、抗腐蚀性强、传输距离后,就不能取出更换,电源采用电池供电。因
