ZigBee协议在采煤工作面数据采集中的应用研究.pdf

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1、·60·工业仪表与自动化装置2013年第1期ZigBee协议在采煤工作面数据采集中的应用研究张大名，汪才杰，谭小望(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨150027)摘要：该文设计一种基于ZigBee无线传感器网络的煤矿综采工作面设备及环境监测系统。通过分析瓦斯涌出量与采煤机速度之间的控制关系，利用ZigBee无线通信技术把采煤工作面相关信息及时传输到井下采煤机，调整采煤机与支架的速度，实现煤矿综采工作面主要生产设备的工作情况及环境实时监测，能及时发现故障隐患避免设备损坏，提高煤矿生产管理信息化程度。关键词：ZigBee；传感器

2、；顶板压力；采煤机；数字信息化中图分类号：TD672文献标志码：A文章编号：1000—0682(2013)02—0060—03DataacquisitionofminingcoalworkingsurfacebasedonZigBeeZHANGDaming，WANGCaijie，TANXiaokun(HeilongfiangInstitute0厂ScienceandTechnology，Harbin150027，China)Abstract：Thispaperdesignasystemforminingcoalworkingsurf

3、aceandmonitoringenvironmentbasedonZigBeetomeetthedemandofmodemcoalmining．Throughtheanalysisofgasemissionandtheshearerspeed，useZigBeetosendthemessagetotheshearerSOthatitcanadjustthespeedoftheshearerandstentinreal—timetoachievemonitoringcoalminingenvironmentandequipment．

4、Itcanfindequip·mentdamageintime，andimprovecoalmineproductionmanagementinformationization．Keywords：ZigBee；senor；roofpressure；shearer；digitalization通信协议。ZigBee协议是一种低成本、高性价比的0引言商业型应用技术。在我国一次能源生产和消费结构中，对煤炭需监控PC机位于地面的监控中心，与矿用网络求比重分别高达76．7％和69．4％。可煤炭的开采交换机、ZigBee网关采取有线方式连接。Z

5、igBee通自动化程度低，仅仅是地下操作的自动化，没有能够信模块由ZigBee路由器和ZigBee传感器组成。Zig-实现将井下工作面数据传输到地表，实现在地面的Bee路由器安装在矿井中各个巷道、掘进区、综采工控制。为此，该文提出基于ZigBee技术的煤矿安全作面，用于接收和发射ZigBee传感器上传的数据。监控系统，在矿井采动工作面布置大量的微型传感ZigBee传感器分别采集瓦斯涌出量与采煤机速度，器，通过ZigBee无线网络，把各个节点传感器采集也可以安装在矿工人员身上，实现人员定位。这样，的数据传输给井下采煤机，实现了对井下安

6、全监控。便组成了ZigBee无线传感器网络，从而实现地上对通过有线传输把信息传递给井上监控计算机，实现井下各环境参数及生产参数的实时监控。对井下情况的监测，提高了煤矿生产的安全性和机械化开采水平。1系统整体方案设计的空白en篓曼}=。无挚孽棼图1基于zigB。。协议的采煤机监控系统结构，同时也为传感器网络提供了一个较适合的⋯。⋯⋯一⋯⋯一⋯2系统硬件设计收稿日期：2012—09—13作者简介：张大名，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生。在井下采用ATmegal6单片机作为核心处理2013年第1期工业仪表与自动化装置·61·器，配合射频芯片C

7、C2420实现无线通信系统。AT-检测到此命令的终端发送响应帧，如图4所示。megal6是一款高性能、低功耗的8位AVR(R)微处圃理器，集成有非易失性程序和数据存储器。通过芯片CC2420的ADC模块把从传感器采集的电压信匪堑豳号转换为数字信号，把转换后的数字信号经过Zig—厂磊丙面]．一Bee通信模块无线传输到采煤机和ZigBee网关。ZigBee通信模块是基于IEEE802．15．4／ZigBee技术地址是否匹配?)====—一—＼—／的嵌入式无线模块，包含一个高性能的8位8051微Y处理器和一个符合2．4GHzIEEE802

8、．15．4标准的蕊射频收发器，内部固化了ZigBee通信协议软件，具无线发送处理结果至采煤机控制有数据完整性检查和加密功能。ZigBee无线传感器有线传输至地面监控PC的结构框图如图2所示。一一ll一l一l一一一结束图3井F采集数据处