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

1、煤炭位居當(dāng)今世界最重要的三大能源之首。我國雖然是一個(gè)產(chǎn)煤大國,可同時(shí)也是一個(gè)礦難發(fā)生相當(dāng)頻繁的國家。這主要是因?yàn)槲覈旱V開采環(huán)境復(fù)雜、自然災(zāi)害嚴(yán)重、煤企生產(chǎn)力水平相對(duì)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(shí)有發(fā)生。隨著國民經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求不斷增加,我國也在逐年擴(kuò)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(diǎn)行業(yè),安全生產(chǎn)的形勢(shì)相當(dāng)?shù)膰?yán)峻。因此,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(cè)系統(tǒng)大多采用有線傳輸方式進(jìn)行監(jiān)測(cè),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(hù)復(fù)雜、監(jiān)測(cè)點(diǎn)少而使效果有限。如果將瓦斯?jié)舛鹊臏y(cè)量和WSN相結(jié)合,發(fā)揮WSN的架網(wǎng)簡單、數(shù)據(jù)自動(dòng)路由、功耗極低、節(jié)點(diǎn)增刪容易等優(yōu)點(diǎn)來構(gòu)建數(shù)量眾多的監(jiān)測(cè)點(diǎn)以實(shí)

3、現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè),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(cè)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(cè)方法;詳細(xì)論述了ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)及終端節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì);描述了節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的工作過程;設(shè)計(jì)了ZigBee協(xié)議和以太網(wǎng)相互轉(zhuǎn)換并與上位機(jī)通訊及基于LabVIEW的上位機(jī)監(jiān)控軟件,并結(jié)合實(shí)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(jì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)采用TI公司生產(chǎn)的單芯片實(shí)現(xiàn)方案CC2430。利用終端節(jié)點(diǎn)的傳感器采集到瓦斯?jié)舛刃盘?hào),經(jīng)由路由器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器接點(diǎn),通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)上送達(dá)到上位機(jī)監(jiān)控軟件,完成瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)監(jiān)控。一旦瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo),終端節(jié)點(diǎn)的語音報(bào)警系統(tǒng)便以語音方式報(bào)警,提醒礦下工作人員撤離。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,對(duì)礦下瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)控具有一定的理