用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置，尤其是用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤炭是世界重要的三大能源之一，并且所占比例最高。我國(guó)是個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，同時(shí)也是一個(gè)礦難發(fā)生比較多的國(guó)家。近些年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)于能源需求的不斷增加，我國(guó)對(duì)于煤炭的開(kāi)采規(guī)模與速度逐年增加，但是盲目的追求數(shù)據(jù)以及對(duì)安全隱患的不重視導(dǎo)致了近些年來(lái)我國(guó)的煤礦安全事故頻頻發(fā)生，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，因此保證礦井工作環(huán)境的安全是目前煤礦工業(yè)迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。瓦斯爆炸是引發(fā)礦難的主要原因之一，在礦井安全中，瓦斯?jié)舛仁且豁?xiàng)非常重要的指標(biāo)，因此只有對(duì)礦井中的瓦斯?jié)舛纫约皽囟群蜐穸鹊拳h(huán)境信息及時(shí)掌握，才能保證礦井工作環(huán)境的安全。目前多數(shù)的礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有線(xiàn)方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸，這種方式布線(xiàn)比較麻煩，對(duì)于線(xiàn)路的依賴(lài)性比較強(qiáng)，安裝和維護(hù)設(shè)備的成本比較高，當(dāng)?shù)V難發(fā)生的時(shí)候，設(shè)備和電纜往往會(huì)受到損害不能為礦難發(fā)生后的搜求工作提供有效信息
[0003]無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量微型移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)作的實(shí)施監(jiān)測(cè)、感知和采集環(huán)境信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后傳送到監(jiān)控中心。它綜合了傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，使其通信和感知節(jié)點(diǎn)可以移動(dòng)、無(wú)須鋪設(shè)線(xiàn)路、操作簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、組網(wǎng)成本低，是解決煤礦瓦斯全方位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的一種可行方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了有利于統(tǒng)一整合、管理煤礦的所有設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)管理的集約化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:
[0006]用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置，包括:
[0007]主控處理模塊、溫濕度采集模塊、瓦斯監(jiān)測(cè)模塊、RF通信模塊，其中:
[0008]溫濕度采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)與主控處理模塊相連，溫濕度采集模塊輸出采集的溫濕度參數(shù)至主控處理模塊；
[0009]瓦斯監(jiān)測(cè)模塊輸出端與主控處理模塊的ADC端口連接，瓦斯監(jiān)測(cè)模塊輸出瓦斯參數(shù)至主控處理模塊；
[0010]RF通信模塊輸入端與主控處理模塊連接，主控處理模塊輸出對(duì)溫濕度參數(shù)、瓦斯參數(shù)的分析結(jié)果至RF通信模塊，RF通信模塊傳輸分析結(jié)果至匯聚節(jié)點(diǎn)；
[0011 ] 所述瓦斯監(jiān)測(cè)模塊包括:
[0012]瓦斯傳感器、第一至第三差動(dòng)放大器、第一至第十一電阻、第一電容，其中:
[0013]瓦斯傳感器的第一檢測(cè)端口、第八電阻一端以及第十電阻一端相連，第十電阻另一端接檢測(cè)電源，瓦斯傳感器的第二檢測(cè)端口以及第十一電阻的一端均接地，第八電阻另一端、第十一電阻另一端并接后與第一差動(dòng)放大器的同相輸入端連接，瓦斯傳感器的兩個(gè)輸出端口并接后與第二差動(dòng)放大器的同相輸入端連接；
[0014]第一差動(dòng)放大器的反向輸入端、輸出端均與第一電阻一端連接；
[0015]第二差動(dòng)放大器的反向輸入端、輸出端均與第五電阻一端連接；
[0016]第三差動(dòng)放大器的同相輸入端與第五電阻另一端、第六電阻一端相連接，第三差動(dòng)放大器的反相輸入端與第一電阻另一端、第二電阻一端相連接，第二電阻另一端、第三電阻一端均與第七電阻一端連接，第七電阻另一端、第六電阻另一端均與第九電阻一端連接，第三差動(dòng)放大器輸出端與第三電阻另一端、第四電阻一端相連接，第四電阻另一端與第一電容一極并接后接主控處理模塊的ADC端口，第九電阻另一端以及第一電容另一極均接地。
[0017]作為所述用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述溫濕度采集模塊包括:
[0018]數(shù)字溫濕度傳感器、第十二電阻、第十三電阻，其中:數(shù)字溫濕度傳感器的串行數(shù)據(jù)口接第十二電阻一端，數(shù)字溫濕度傳感器的串行時(shí)鐘輸入口接第十三電阻一端，數(shù)字溫濕度傳感器的電源端口、第十二電阻另一端、第十三電阻另一端均接工作電源，數(shù)字溫濕度傳感器接地端口與大地連接。
[0019]作為所述用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述主控處理模塊為L(zhǎng)PC1788芯片，
[0020]作為所述用于煤礦監(jiān)測(cè)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述RF通信模塊選用CC430系列的微控制器。
[0021]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0022](I)提供了一種煤礦內(nèi)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、瓦斯監(jiān)控、通信于一體的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置，充分利用ARM芯片的集成度高、功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、功能接口豐富、性能可靠的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦設(shè)備狀態(tài)以及瓦斯的實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控，有利于統(tǒng)一整合、管理煤礦的所有設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；
[0023](2)溫濕度采集模塊與主控處理模塊采用近距離有線(xiàn)傳輸?shù)姆绞讲杉瘻貪穸葦?shù)據(jù)，RF通信模塊與主控處理模塊以無(wú)線(xiàn)通信的方式傳輸瓦斯數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)線(xiàn)的布置，降低了設(shè)備安裝和維護(hù)的成本；
[0024](3)引入的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)以節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)、無(wú)須鋪設(shè)線(xiàn)路、操作簡(jiǎn)單、容易維護(hù)、組網(wǎng)成本低的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)管理的集約化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型原理框圖，
[0026]圖2是本實(shí)用新型主控處理模塊電路圖，
[0027]圖3 Ca)是瓦斯傳感器，圖3 (b)是差動(dòng)放大器及其外圍電路圖，
[0028]圖4是本實(shí)用新型溫濕度采集模塊電路圖，
[0029]圖5是本實(shí)用新型RF通信模塊電路圖。
[0030]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明=Rl-Rll為第一至第^^一電阻，R21為第十二電阻，R22為第十三電阻，Yl、Y2、Xl 為晶振電容，C107、C108、C109、C110、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C37、C38、C39、C40、C45、C46、C47、C48、C49、C52 為電容，R118、R16、R17、R18 為電阻，L8、L9、L10、L11、L12為電感。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]煤礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)、匯聚節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)包括若干如圖1所示的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置，每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置都包括:主控處理模塊、溫濕度采集模塊、瓦斯監(jiān)測(cè)模塊、RF通信模塊。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中各終端裝置采集溫濕度數(shù)據(jù)以及瓦斯數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPRS間采集數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)GPRS發(fā)送指令控制無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集工作。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)終端裝置接收到監(jiān)控中心指令后，主控處理模塊通過(guò)IIC總線(xiàn)獲取煤礦設(shè)備狀態(tài)信息(即為溫濕度數(shù)據(jù))，通過(guò)ADC接口采集煤礦內(nèi)瓦斯參數(shù)，煤礦設(shè)備狀態(tài)信息、瓦斯參數(shù)通過(guò)RF通信模塊發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)，并經(jīng)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)參數(shù)信息數(shù)據(jù)采集和傳輸。
[0033]主控處理模塊如圖2所示，核心芯片是以Cortex_M3為內(nèi)核的LPC1788，它包含有LCD控制器，USB全速Device/Host/OTG控制器，CAN總線(xiàn)控制器，SPI, SSP，IIC, IIS以及外部存儲(chǔ)控制器EMC等資源，中央處理單元通過(guò)IIC總線(xiàn)和ADC接口采集兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，IIC總線(xiàn)采集煤礦內(nèi)溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的環(huán)境參數(shù)；ADC接口采集煤礦內(nèi)瓦斯參數(shù)信息，RF通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸，溫濕度采集模塊實(shí)