基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的煤礦綜合監測系統

“地面”的“現場(chǎng)監視站”，還可以利用Digi公司提供的云平臺，實(shí)現數據的發(fā)布和遠程監視。
對于“井下”的Zigbee無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )而言，包括三種類(lèi)型設備：“網(wǎng)關(guān)”、“環(huán)境數采設備”和“人員位置數采設備”：
●“ConneetPort網(wǎng)關(guān)”放置在井口處，一方面作為協(xié)議轉換器，與“地面”上級系統建立接口和連接；同時(shí)也作為整個(gè)井下無(wú)線(xiàn)系統的中心協(xié)調器存在，負責無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的建立和維護。
●“環(huán)境數采設備”按一定距離(300 m)在井內進(jìn)行放置，實(shí)現對溫濕度及瓦斯等環(huán)境參數的測量?？紤]到這些節點(diǎn)需要同時(shí)作為人員位置監測的參考點(diǎn)，此外從網(wǎng)絡(luò )的可靠性角度出發(fā)(如果中間有一個(gè)節點(diǎn)故障，仍希望網(wǎng)絡(luò )是正常工作的)，因此這些固定放置的環(huán)境監測設備作為Zigbee的路由器存在，其供電也將采用有線(xiàn)方式；所有環(huán)境監測設備組成鏈狀網(wǎng)絡(luò )，最終與“網(wǎng)關(guān)”實(shí)現連接和數據交互。
●“人員位置跟蹤設備”采用XBee ZB傳感器模塊，由井下礦工隨身攜帶，從功耗角度考慮，該類(lèi)設備作為Zigbee的終端節點(diǎn)存在，因此可以保持較長(cháng)的工作時(shí)間。同時(shí)該終端節點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò )主動(dòng)搜尋模式，可以按預先設定的時(shí)間間隔喚醒并主動(dòng)搜尋最近的路由節點(diǎn)并加入網(wǎng)絡(luò )，由此實(shí)現定位跟蹤。
井下“環(huán)境數據采集設備”的構成如圖3所示，包括溫濕度傳感器、瓦斯傳感器以及一個(gè)XBee—PRO ZB適配器。

●溫濕度傳感器：采用E+E公司的EE30EX本安型溫濕度傳感器，溫度測量范圍-40℃～180℃，濕度測量范圍0～100％RH，采用24VDC供電，輸出范圍0～10 V或4～20 mA。
●瓦斯傳感器：采用中煤科常州自動(dòng)化研究院的KGJ16B型瓦斯傳感器，測量范圍0～4％CH4，采用9～24 VDC供電，輸出范圍1～5 mA，通過(guò)串聯(lián)電阻可變換為1～5 V。
●XBee—PRO ZB適配器：由于溫濕度和瓦斯傳感器均為模擬型輸出，因此選用模擬輸入型XBee—PRO ZB適配器，有三組模擬輸入通道，0～10 V或4～20 mA可配置。目前系統僅使用了其中的2個(gè)輸入通道，并且均選用0～10 V測量范圍。

3 結束語(yǔ)
采用已有的成熟傳感器和無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )設備，通過(guò)集成和組網(wǎng)，實(shí)現煤礦井下作業(yè)環(huán)境和人員位置的實(shí)時(shí)監測。同時(shí)根據測量功能和節點(diǎn)位置的不同，將環(huán)境測量用設備配置為Zigbee路由節點(diǎn)，按一定間隔進(jìn)行固定放置；而將人員定位設備配置為Zigbee終端節點(diǎn)，可進(jìn)入低功耗模式，同時(shí)自動(dòng)搜尋最近的路由節點(diǎn)，實(shí)現位置的跟蹤定位。
該系統具有結構簡(jiǎn)單、易于實(shí)現、可靠性高、功能全面等優(yōu)點(diǎn)，適合于煤礦綜合監測的廣泛應用。