基于ZigBee和以太網(wǎng)的礦井安全檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、煤炭位居當今世界最重要的三大能源之首。我國雖然是一個產(chǎn)煤大國,可同時也是一個礦難發(fā)生相當頻繁的國家。這主要是因為我國煤礦開采環(huán)境復(fù)雜、自然災(zāi)害嚴重、煤企生產(chǎn)力水平相對偏低、安全生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱,由此造成煤企生產(chǎn)與安全的突出矛盾,特大事故時有發(fā)生。隨著國民經(jīng)濟對能源的需求不斷增加,我國也在逐年擴大煤炭的開采規(guī)模、提高開采的速度,但是盲目的提高生產(chǎn)效率,卻不重視安全隱患導(dǎo)致了我國煤礦安全事故的頻頻發(fā)生,造成了巨大的損失。由此可見,煤礦行業(yè)依然是

2、我國安全生產(chǎn)事故頻發(fā)的重點行業(yè),安全生產(chǎn)的形勢相當?shù)膰谰Ｒ虼?確保礦井工作環(huán)境的安全是煤礦工業(yè)的重中之重。
　　 目前,我國現(xiàn)有的礦井安全檢測系統(tǒng)大多采用有線傳輸方式進行監(jiān)測,通常采用的技術(shù)途徑是有源RFID結(jié)合工業(yè)總線等有線的通訊方式。然而,有線連接方式,由于布線困難、維護復(fù)雜、監(jiān)測點少而使效果有限。如果將瓦斯?jié)舛鹊臏y量和WSN相結(jié)合,發(fā)揮WSN的架網(wǎng)簡單、數(shù)據(jù)自動路由、功耗極低、節(jié)點增刪容易等優(yōu)點來構(gòu)建數(shù)量眾多的監(jiān)測點以實

3、現(xiàn)實時檢測,那么,現(xiàn)有有線連接方式所存在的所有問題就可以得到圓滿的解決。
　　 本課題就是基于以上的分析,提出了基于ZigBee和以太網(wǎng)的礦井安全檢測系統(tǒng)的總體解決方案,介紹了ZigBee協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及瓦斯?jié)舛葯z測方法;詳細論述了ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點及終端節(jié)點的軟硬件設(shè)計;描述了節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)的工作過程;設(shè)計了ZigBee協(xié)議和以太網(wǎng)相互轉(zhuǎn)換并與上位機通訊及基于LabVIEW的上位機監(jiān)控軟件,并結(jié)合實際環(huán)境建立了

4、簇.樹型ZigBee網(wǎng)絡(luò)。綜合各種因素,本設(shè)計ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點采用TI公司生產(chǎn)的單芯片實現(xiàn)方案CC2430。利用終端節(jié)點的傳感器采集到瓦斯?jié)舛刃盘?經(jīng)由路由器節(jié)點傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器接點,通過協(xié)調(diào)器節(jié)點轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)上送達到上位機監(jiān)控軟件,完成瓦斯?jié)舛鹊膶崟r監(jiān)控。一旦瓦斯?jié)舛瘸瑯?終端節(jié)點的語音報警系統(tǒng)便以語音方式報警,提醒礦下工作人員撤離。經(jīng)過實驗室系統(tǒng)性能測試實驗,本文所設(shè)計的系統(tǒng)能夠完成系統(tǒng)設(shè)計的要求,對礦下瓦斯實時監(jiān)控具有一定的理