基于ZigBee无线网络技术的矿井监测系统设计.pdf

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1、总线与网络文章编号：1001-9944(2010)07-0021-03基于ZigBee无线网络技术的矿井监测系统设计黄迎辉，李新，王月英（蚌埠学院机械与电子工程系，蚌埠233000）摘要：在研究ZigBee的IEEE802．15．4标准通信协议的基础上，提出了基于ZigBee无线传感器网络的矿井监测系统架构，主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的全新的无线传感器网络的体系设计及无线网络监测系统数据采集与传输的软硬件，实现了监测信号的获取和无线传输。这一设计方案解决了大量监测点的无线组网，在矿井监测系统中得到成功应用。关键词：ZigBee；无线传感器网络；矿

2、井监测中图分类号：TP393文献标志码：BDesignofMineMonitoringSystemBasedonZigBeeWirelessNetworkTechnologyHUANGYing-hui，LIXin，WANGYue-ying（DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering，BengbuCollege，Bengbu233000，China）Abstract：Thepaper，aminemonitoringsystemframeworkbasedonZigBeewirelesssensornetworksofst

3、udyingIEEE802．15．4standardcommunicationprotocolisproposed．Thispapermainlyintroducesthedesignofwirelesssensornetworknodeoftemperature，humidityandgasoncentrationmonitoringinthecoalmine，softwareandhardwareofdataacquisitionandtransmissionaredesignedinminewirelessnetworkmonitoringsystem．Them

4、onitoringsignalacquisi-tionandwirelesstransmissionarerealized．Thisdesignsolvesalotofmonitoringofwirelessnetworking，theminemonitoringsystemhasbeensuccessfullyapplied．Keywords：ZigBee；wirelesssensorNetworks；minemonitoring瓦斯爆炸是目前国内煤矿引发矿难的主要原因IEEES02．15．4标准，用于建立可靠、高性价比、低功之一，因此只有对矿井中的瓦斯浓度以及温度

5、和湿度耗的实时监测和控制无线网络。本文设计一种基于等环境信息进行及时掌握，才能保证矿井工作环境的ZigBee无线传感器网络的矿井环境安全监测系统，安全。目前多数瓦斯传感器设备采用有线方式进行信实现对矿井下温、湿度及瓦斯数据的采集与监测，弥号的传输，这种方式布线比较麻烦，而且对于线路的补了有线监测方式存在的缺陷，无线系统对于线路依赖性比较强，安装和维护设备的成本比较高，并且依赖性强，受布线局限并且当某一结点发生故障，会当矿难发生以后，设备和电缆往往会受到损害不能为使局部区域失去监测能力，因此无线矿井监测系统矿难发生后的搜求工作提供有效信息。具有实际的研究价值。ZigBe

6、e技术则是一种近距离、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，可以嵌入到各1系统总体方案种设备中，同时支持地理定位功能。它充分利用了802．15．4协议的网络拓扑结构有3种类型：星收稿日期：2010-03-15；修订日期：2010-04-07基金项目：安徽省高校省级自然科学项目资助（KJ2009B211Z）作者简历：黄迎辉（1971-），男，硕士，高级工程师，研究方向为测控技术及机电一体化系统。自动化与仪表2010(7)21总线与网络型结构、网格状结构和簇状结构［1－2］二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。。本文采用了星型网络，主要考虑到星型网络所需

7、的协调器数量系统所选的瓦斯传感器是LXK－3型催化燃烧少，而协调器的功耗是普通设备功耗的几十倍甚至式气敏元件，具有功耗小、成本低、灵敏稳定、寿命长上百倍，采用星型网络可大大降低监测网络群体的等优点。此外，放大器选用德州仪器公司的总体功耗。另外，点对点网络各网段设备间数据的TLV2780放大器，是一种单电源运算放大器，具有传输要经过其他协调器，协调器内部的路由列表复满摆幅输入输出的能力，其带宽较宽，且噪声和失真杂，不易维护和实时管理。系统体系结构如图1所率均较低，这些特点使得它能较好地运用在高速度示，主要由ZigBee无线传感器节点、中心协调器和和高分