基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究

【摘要】：煤炭是不可再生的战略资源，我国是世界煤炭消费最大的国家，同时，也是煤矿事故多发国家。伴随着煤炭的开采，矿难频频发生，其中瓦斯事故已经成为了煤矿安全的“第一杀手”。为了实现矿井安全生产的科学化、自动化和预防的准确性，避免事故的发生，需要一种能够动态跟随矿井的工作面，可靠性高，造价适中，自动化程度高的多点多安全参数的检测与报警系统。 为了满足煤矿井下安全监测的需要，本文基于Zigbee的无线传感器网络，设计了一种矿井瓦斯监测系统。该系统采用模块化结构进行设计，由无线数据采集模块、通信协调器和上位机监测管理系统三部分组成。无线数据采集模块位于系统的最前端，负责对瓦斯浓度、温度和风速等现场参数进行采集，采集得到的数据通过调理转换后传送给到无线传输设备，通过无线收发模块实现与通讯基站之间的数据交换。 通信协调器是有线通信和无线通信的结合部，是系统的中枢节点；由ZigBee无线传输设备及单片机构成，ZigBee无线传输设备通过无线通讯接收数据采集模块传送的信息，并通过并口将数据传到单片机，进行显示与报警，同时经过RS485总线传输给工控机，以实现数据的远程传输。 上位机监测管理系统是整个网络系统的信息流的汇聚地，对现场参数进行快速准确的处理、判断并以形象有效的方式进行显示、报警以及应急处理。监测管理软件采用组态王6.51开发；整个软件具有可移植性强、开发周期短、便于调试升级的特点。 通过测试表明：该系统具有工作可靠、层次清晰、管理方便、组成灵活、性价比高等特点，具有一定先进性与实用性，将有广阔的发展前景。