專利名稱：基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉及礦井安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前隨著煤礦等礦井開采深度的增加，有線監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)靈活性不強(qiáng)，成本的不斷增加，造成了現(xiàn)有的信息安全監(jiān)控系統(tǒng)更新速度不夠。由于礦井的開采計(jì)劃會(huì)隨著井下礦藏的分布情況而變化，有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展速度跟不上開采提出的要求，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性根本得不到保證，難以確保相關(guān)控制數(shù)據(jù)、井下儀器監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和一些重要的安全數(shù)據(jù)都不能及時(shí)傳輸?shù)降孛嫔系谋O(jiān)控中心，也就是說有線網(wǎng)絡(luò)難以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)全方位的進(jìn)行瓦斯等相關(guān)礦井?dāng)?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，必須采用先進(jìn)技術(shù)來構(gòu)建新型的監(jiān)控系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有線網(wǎng)絡(luò)存在網(wǎng)絡(luò)靈活性差、傳輸距離受限、成本高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和可靠性差等技術(shù)問題，以提供一種具有采用無線網(wǎng)絡(luò)、 靈活性高、傳輸距離遠(yuǎn)、成本低、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和可靠性高的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，由數(shù)個(gè) ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3和上位機(jī)監(jiān)控中心4構(gòu)成，其中ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3通過 RS232串行總線5與上位機(jī)監(jiān)控中心4相連接。本實(shí)用新型的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其中所述 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接的微處理器6、瓦斯傳感器7、溫濕度傳感器8、電源管理模塊9、信號(hào)調(diào)理模塊10、射頻通信模塊11構(gòu)成，其中瓦斯傳感器7的端口一、溫濕度傳感器8的端口一、電源管理模塊9的端口一、信號(hào)調(diào)理模塊10的端口一和射頻通信模塊11均與微處理器6相連接；信號(hào)調(diào)理模塊10的端口二連接電源管理模塊9的端口二，其端口三連接電源管理模塊9的端口三、溫濕度傳感器8的端口三和瓦斯傳感器7的端口二 ；電源管理模塊9的端口四連接溫濕度傳感器8的端口二。本實(shí)用新型的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其中數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)在礦井下間隔放置，彼此間的直線距離為100-1000米。本實(shí)用新型基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的有益效果具有較遠(yuǎn)的傳輸距離；具備較高精度的礦井下瓦斯、溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能；整個(gè)系統(tǒng)可以自動(dòng)組網(wǎng)、自動(dòng)連接并實(shí)現(xiàn)及時(shí)無線數(shù)據(jù)通信。上位機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)完整地對(duì)礦井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和查看，并實(shí)時(shí)掌控礦工的工作位置，可以實(shí)時(shí)對(duì)發(fā)生報(bào)警的節(jié)點(diǎn)做出定位，及時(shí)疏散人員，降低傷亡，減小損失！并且該監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的功耗很低，普通的7號(hào)鎳氫充電電池就可對(duì)其較長(zhǎng)時(shí)間供電，而且具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，該系統(tǒng)具有較高的可靠性和實(shí)用性。

圖1本實(shí)用新型之系統(tǒng)架構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型之ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖圖中標(biāo)號(hào)說明1 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)一、2路由器節(jié)點(diǎn)一、3協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、4上位機(jī)監(jiān)控中心、5 RS232串行總線、6微處理器、7瓦斯傳感器、8電源管理模塊、9電源管理模塊、10信號(hào)調(diào)理模塊、11射頻通信模塊、21路由器節(jié)點(diǎn)二、22路由器節(jié)點(diǎn)三、23 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)二、24 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)三、25路由器節(jié)點(diǎn)四、26 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)四
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型詳細(xì)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用原理、作用與功效，參照附圖1-2，通過如下實(shí)施方式予以說明。如附圖1-2，本實(shí)用新型的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)， 由數(shù)個(gè)ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3和上位機(jī)監(jiān)控中心4構(gòu)成，其中 ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3通過RS232串行總線5與上位機(jī)監(jiān)控中心4相連接。ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶在礦工身上，負(fù)責(zé)采集井下的環(huán)境信息，路由器節(jié)點(diǎn)起著中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的作用，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3主要負(fù)責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接收，并通過RS232串行總線5將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)監(jiān)控中心4。ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接的微處理器6、瓦斯傳感器7、溫濕度傳感器8、電源管理模塊9、信號(hào)調(diào)理模塊10、射頻通信模塊11構(gòu)成，其中瓦斯傳感器7 的端口一、溫濕度傳感器8的端口一、電源管理模塊9的端口一、信號(hào)調(diào)理模塊10的端口一和射頻通信模塊11均與微處理器6相連接；信號(hào)調(diào)理模塊10的端口二連接電源管理模塊 9的端口二，其端口三連接電源管理模塊9的端口三、溫濕度傳感器8的端口三和瓦斯傳感器7的端口二；電源管理模塊9的端口四連接溫濕度傳感器8的端口二。數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)在煤礦井下間隔放置，彼此間的直線距離為100-1000米，用以實(shí)現(xiàn)Zigbee信號(hào)的無線路由和延長(zhǎng)Zigbee信號(hào)的傳輸距離。礦工隨身攜帶的ZigBee傳感節(jié)點(diǎn)作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)采集到礦井相關(guān)環(huán)境信息后發(fā)送給路由器節(jié)點(diǎn)，路由器節(jié)點(diǎn)再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給位于巷口的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，其接收到數(shù)據(jù)后通過RS232串行總線5再發(fā)送到地面的上位機(jī)監(jiān)控中心4，地面的工作人員就可以實(shí)時(shí)的了解到井下的情況?？蓮纳衔粰C(jī)監(jiān)控中心4對(duì)井下各個(gè)ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和礦工的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以迅速對(duì)礦工所處位置的環(huán)境安全情況做出分析和判斷，必要時(shí)提醒礦工迅速撤離，有效減少人員傷亡。ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是由微處理器6、瓦斯傳感器7、溫濕度傳感器8、電源管理模塊9、 信號(hào)調(diào)理模塊10、射頻通信模塊11等構(gòu)成，瓦斯傳感器7和溫濕度傳感器8用來實(shí)時(shí)感知、 獲取礦井下的瓦斯?jié)舛戎岛蜏貪穸戎怠Ｐ盘?hào)調(diào)理模塊10將傳感器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；射頻通信模塊11將這些信息無線發(fā)送出去，電源管理模塊9負(fù)責(zé)提供各種不同的電壓，使電路正常工作。 本實(shí)用新型將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用到礦井瓦斯的監(jiān)測(cè)上，結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，通過傳感器實(shí)時(shí)的采集井下的環(huán)境參數(shù)值并經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，以多跳中繼的方式通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)的傳輸?shù)骄系谋O(jiān)控中心，本實(shí)用新型具有技術(shù)先進(jìn)、高效、價(jià)廉、可靠性高、便攜等很多優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于由數(shù)個(gè)ZigBee 移動(dòng)傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)和上位機(jī)監(jiān)控中心(4)構(gòu)成，其中ZigBee 移動(dòng)傳感節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)通過RS232串行總線(5)與上位機(jī)監(jiān)控中心(4)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述ZigBee移動(dòng)傳感節(jié)點(diǎn)由通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接的微處理器(6)、瓦斯傳感器(7)、溫濕度傳感器(8)、電源管理模塊(9)、信號(hào)調(diào)理模塊(10)、射頻通信模塊(11)構(gòu)成，其中瓦斯傳感器(7)的端口一、溫濕度傳感器(8)的端口一、電源管理模塊(9)的端口一、信號(hào)調(diào)理模塊(10)的端口一和射頻通信模塊(11)均與微處理器(6)相連接；信號(hào)調(diào)理模塊(10)的端口二連接電源管理模塊(9)的端口二，其端口三連接電源管理模塊(9)的端口三、溫濕度傳感器(8)的端口三和瓦斯傳感器(7)的端口二；電源管理模塊(9)的端口四連接溫濕度傳感器(8)的端口二。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)在礦井下間隔放置，彼此間的直線距離為100-1000米。
專利摘要本實(shí)用新型的基于ZigBee技術(shù)的礦井瓦斯與溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，涉及礦井安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有線網(wǎng)絡(luò)存在網(wǎng)絡(luò)靈活性差、傳輸距離受限、成本高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和可靠性差等技術(shù)問題。本實(shí)用新型由數(shù)個(gè)ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)和上位機(jī)監(jiān)控中心(4)構(gòu)成，其中ZigBee移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(3)通過RS232串行總線(5)與上位機(jī)監(jiān)控中心(4)相連接。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202231749SQ20112026201
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月24日
發(fā)明者雷霖 申請(qǐng)人:雷霖