专利名称：基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及矿井安全监测技术领域，特别涉及一种基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统。
背景技术：
目前随着煤矿等矿井开采深度的增加，有线监控系统的网络灵活性不强，成本的不断增加，造成了现有的信息安全监控系统更新速度不够。由于矿井的开采计划会随着井下矿藏的分布情况而变化，有线网络的扩展速度跟不上开采提出的要求，使得网络数据的实时性和可靠性根本得不到保证，难以确保相关控制数据、井下仪器监测到的实时数据和一些重要的安全数据都不能及时传输到地面上的监控中心，也就是说有线网络难以动态实时全方位的进行瓦斯等相关矿井数据的监测，必须采用先进技术来构建新型的监控系统。
发明内容本实用新型旨在解决现有矿井安全监测系统采用有线网络存在网络灵活性差、传输距离受限、成本高、数据实时性和可靠性差等技术问题，以提供一种具有采用无线网络、 灵活性高、传输距离远、成本低、数据实时性和可靠性高的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。本实用新型的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，由数个 ZigBee移动节点、数个路由器节点、协调器节点3和上位机监控中心4构成，其中ZigBee移动节点、路由器节点和协调器节点3间通过ZigBee网络协议无线连接，协调器节点3通过 RS232串行总线5与上位机监控中心4相连接。本实用新型的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，其中所述 ZigBee移动节点由通过ZigBee网络协议无线连接的微处理器6、瓦斯传感器7、温湿度传感器8、电源管理模块9、信号调理模块10、射频通信模块11构成，其中瓦斯传感器7的端口一、温湿度传感器8的端口一、电源管理模块9的端口一、信号调理模块10的端口一和射频通信模块11均与微处理器6相连接；信号调理模块10的端口二连接电源管理模块9的端口二，其端口三连接电源管理模块9的端口三、温湿度传感器8的端口三和瓦斯传感器7的端口二 ；电源管理模块9的端口四连接温湿度传感器8的端口二。本实用新型的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，其中数个路由器节点在矿井下间隔放置，彼此间的直线距离为100-1000米。本实用新型基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统的有益效果具有较远的传输距离；具备较高精度的矿井下瓦斯、温湿度的实时监控功能；整个系统可以自动组网、自动连接并实现及时无线数据通信。上位机软件可以实现完整地对矿井实时数据显示和查看，并实时掌控矿工的工作位置，可以实时对发生报警的节点做出定位，及时疏散人员，降低伤亡，减小损失！并且该监控节点的功耗很低，普通的7号镍氢充电电池就可对其较长时间供电，而且具有较强的续航能力，该系统具有较高的可靠性和实用性。
图1本实用新型之系统架构示意图图2本实用新型之ZigBee移动节点结构示意图图中标号说明1 ZigBee移动节点一、2路由器节点一、3协调器节点、4上位机监控中心、5 RS232串行总线、6微处理器、7瓦斯传感器、8电源管理模块、9电源管理模块、10信号调理模块、11射频通信模块、21路由器节点二、22路由器节点三、23 ZigBee移动节点二、24 ZigBee移动节点三、25路由器节点四、26 ZigBee移动节点四
具体实施方式
本实用新型详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1-2，通过如下实施方式予以说明。如附图1-2，本实用新型的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统， 由数个ZigBee移动节点、数个路由器节点、协调器节点3和上位机监控中心4构成，其中 ZigBee移动节点、路由器节点和协调器节点3间通过ZigBee网络协议无线连接，协调器节点3通过RS232串行总线5与上位机监控中心4相连接。ZigBee移动节点携带在矿工身上，负责采集井下的环境信息，路由器节点起着中继转发数据的作用，协调器节点3主要负责无线传感器网络的建立，监测数据的接收，并通过RS232串行总线5将数据传输到上位机监控中心4。ZigBee移动节点由通过ZigBee网络协议无线连接的微处理器6、瓦斯传感器7、温湿度传感器8、电源管理模块9、信号调理模块10、射频通信模块11构成，其中瓦斯传感器7 的端口一、温湿度传感器8的端口一、电源管理模块9的端口一、信号调理模块10的端口一和射频通信模块11均与微处理器6相连接；信号调理模块10的端口二连接电源管理模块 9的端口二，其端口三连接电源管理模块9的端口三、温湿度传感器8的端口三和瓦斯传感器7的端口二；电源管理模块9的端口四连接温湿度传感器8的端口二。数个路由器节点在煤矿井下间隔放置，彼此间的直线距离为100-1000米，用以实现Zigbee信号的无线路由和延长Zigbee信号的传输距离。矿工随身携带的ZigBee传感节点作为移动节点，这些移动节点采集到矿井相关环境信息后发送给路由器节点，路由器节点再把数据转发给位于巷口的协调器节点。协调器节点主要负责创建网络，其接收到数据后通过RS232串行总线5再发送到地面的上位机监控中心4，地面的工作人员就可以实时的了解到井下的情况。可从上位机监控中心4对井下各个ZigBee移动节点的监测数据和矿工的位置进行实时监控，可以迅速对矿工所处位置的环境安全情况做出分析和判断，必要时提醒矿工迅速撤离，有效减少人员伤亡。ZigBee移动节点是由微处理器6、瓦斯传感器7、温湿度传感器8、电源管理模块9、 信号调理模块10、射频通信模块11等构成，瓦斯传感器7和温湿度传感器8用来实时感知、 获取矿井下的瓦斯浓度值和温湿度值。信号调理模块10将传感器采集到的数据转换为数字信号；射频通信模块11将这些信息无线发送出去，电源管理模块9负责提供各种不同的电压，使电路正常工作。 本实用新型将无线传感器网络运用到矿井瓦斯的监测上，结合无线传感器网络的特点，通过传感器实时的采集井下的环境参数值并经过相应的数据处理后，以多跳中继的方式通过无线自组织网络将数据信息实时的传输到井上的监控中心，本实用新型具有技术先进、高效、价廉、可靠性高、便携等很多优点。
权利要求1.基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，其特征在于由数个ZigBee 移动传感节点、数个路由器节点、协调器节点(3)和上位机监控中心(4)构成，其中ZigBee 移动传感节点、路由器节点和协调器节点(3)间通过ZigBee网络协议无线连接，协调器节点(3)通过RS232串行总线(5)与上位机监控中心(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，其特征在于所述ZigBee移动传感节点由通过ZigBee网络协议无线连接的微处理器(6)、瓦斯传感器(7)、温湿度传感器(8)、电源管理模块(9)、信号调理模块(10)、射频通信模块(11)构成，其中瓦斯传感器(7)的端口一、温湿度传感器(8)的端口一、电源管理模块(9)的端口一、信号调理模块(10)的端口一和射频通信模块(11)均与微处理器(6)相连接；信号调理模块(10)的端口二连接电源管理模块(9)的端口二，其端口三连接电源管理模块(9)的端口三、温湿度传感器(8)的端口三和瓦斯传感器(7)的端口二；电源管理模块(9)的端口四连接温湿度传感器(8)的端口二。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，其特征在于数个路由器节点在矿井下间隔放置，彼此间的直线距离为100-1000米。
专利摘要本实用新型的基于ZigBee技术的矿井瓦斯与温湿度监测报警系统，涉及矿井安全监测技术领域，旨在解决现有矿井安全监测系统采用有线网络存在网络灵活性差、传输距离受限、成本高、数据实时性和可靠性差等技术问题。本实用新型由数个ZigBee移动节点、数个路由器节点、协调器节点(3)和上位机监控中心(4)构成，其中ZigBee移动节点、路由器节点和协调器节点(3)间通过ZigBee网络协议无线连接，协调器节点(3)通过RS232串行总线(5)与上位机监控中心(4)相连接。
文档编号G08C17/02GK202231749SQ20112026201
公开日2012年5月23日 申请日期2011年7月24日 优先权日2011年7月24日
发明者雷霖 申请人:雷霖