基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的煤礦綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
2 系統(tǒng)構(gòu)成及組網(wǎng)方式
本文所涉及的煤礦綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要目的是實(shí)現(xiàn)井下溫濕度、瓦斯以及作業(yè)人員位置的監(jiān)測(cè)??紤]到溫濕度和瓦斯的測(cè)量是在固定位置,而作業(yè)人員的位置是變動(dòng)的,因此考慮將溫濕度和瓦斯的測(cè)量作為一個(gè)集成的路由節(jié)點(diǎn)存在,而作業(yè)人員作為一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)存在。這樣,構(gòu)成了一個(gè)基于Zigbee簇狀網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu),如圖2所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/160302.htm
“地面”的“現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視站”,還可以利用Digi公司提供的云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布和遠(yuǎn)程監(jiān)視。
對(duì)于“井下”的Zigbee無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)而言,包括三種類(lèi)型設(shè)備:“網(wǎng)關(guān)”、“環(huán)境數(shù)采設(shè)備”和“人員位置數(shù)采設(shè)備”:
●“ConneetPort網(wǎng)關(guān)”放置在井口處,一方面作為協(xié)議轉(zhuǎn)換器,與“地面”上級(jí)系統(tǒng)建立接口和連接;同時(shí)也作為整個(gè)井下無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的中心協(xié)調(diào)器存在,負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù)。
●“環(huán)境數(shù)采設(shè)備”按一定距離(300 m)在井內(nèi)進(jìn)行放置,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度及瓦斯等環(huán)境參數(shù)的測(cè)量??紤]到這些節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)作為人員位置監(jiān)測(cè)的參考點(diǎn),此外從網(wǎng)絡(luò)的可靠性角度出發(fā)(如果中間有一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障,仍希望網(wǎng)絡(luò)是正常工作的),因此這些固定放置的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備作為Zigbee的路由器存在,其供電也將采用有線(xiàn)方式;所有環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備組成鏈狀網(wǎng)絡(luò),最終與“網(wǎng)關(guān)”實(shí)現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交互。
●“人員位置跟蹤設(shè)備”采用XBee ZB傳感器模塊,由井下礦工隨身攜帶,從功耗角度考慮,該類(lèi)設(shè)備作為Zigbee的終端節(jié)點(diǎn)存在,因此可以保持較長(zhǎng)的工作時(shí)間。同時(shí)該終端節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)搜尋模式,可以按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔喚醒并主動(dòng)搜尋最近的路由節(jié)點(diǎn)并加入網(wǎng)絡(luò),由此實(shí)現(xiàn)定位跟蹤。
井下“環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備”的構(gòu)成如圖3所示,包括溫濕度傳感器、瓦斯傳感器以及一個(gè)XBee—PRO ZB適配器。
●溫濕度傳感器:采用E+E公司的EE30EX本安型溫濕度傳感器,溫度測(cè)量范圍-40℃~180℃,濕度測(cè)量范圍0~100%RH,采用24VDC供電,輸出范圍0~10 V或4~20 mA。
●瓦斯傳感器:采用中煤科常州自動(dòng)化研究院的KGJ16B型瓦斯傳感器,測(cè)量范圍0~4%CH4,采用9~24 VDC供電,輸出范圍1~5 mA,通過(guò)串聯(lián)電阻可變換為1~5 V。
●XBee—PRO ZB適配器:由于溫濕度和瓦斯傳感器均為模擬型輸出,因此選用模擬輸入型XBee—PRO ZB適配器,有三組模擬輸入通道,0~10 V或4~20 mA可配置。目前系統(tǒng)僅使用了其中的2個(gè)輸入通道,并且均選用0~10 V測(cè)量范圍。
3 結(jié)束語(yǔ)
采用已有的成熟傳感器和無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,通過(guò)集成和組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)環(huán)境和人員位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)根據(jù)測(cè)量功能和節(jié)點(diǎn)位置的不同,將環(huán)境測(cè)量用設(shè)備配置為Zigbee路由節(jié)點(diǎn),按一定間隔進(jìn)行固定放置;而將人員定位設(shè)備配置為Zigbee終端節(jié)點(diǎn),可進(jìn)入低功耗模式,同時(shí)自動(dòng)搜尋最近的路由節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)位置的跟蹤定位。
該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、可靠性高、功能全面等優(yōu)點(diǎn),適合于煤礦綜合監(jiān)測(cè)的廣泛應(yīng)用。
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評(píng)論