基于ZigBee技術(shù)的礦井工作面移動(dòng)式瓦斯監測

1 引言
礦井瓦斯主要是在開(kāi)采過(guò)程中溢出的，因此礦井工作面瓦斯含量最大，由于工作面工作條件十分惡劣，至今沒(méi)有設置瓦斯監測裝置。

只是在回風(fēng)巷設置了固定式瓦斯探頭。本文利用無(wú)線(xiàn)傳輸最新ZigBee技術(shù)研制出用于礦井人員攜帶或機載的移動(dòng)式瓦斯傳感器，將工作面的瓦斯值傳輸到工作面端頭的瓦斯監控系統中，從而實(shí)現瓦斯源頭的實(shí)時(shí)監測。本系統由移動(dòng)式瓦斯傳感器與礦井瓦斯監控分站以及地面中心組成，其設計遵循煤礦安全生產(chǎn)規程的有關(guān)規定執行。

2 系統組成

本系統設計由移動(dòng)式瓦斯傳感器、礦井瓦斯監控分站、地面中心三部分組成。

其中，移動(dòng)式瓦斯傳感器采集瓦斯信號，經(jīng)過(guò)微弱信號放大電路，A／D轉換后由單片機存儲管理其數據。傳感器采用定時(shí)輸出、無(wú)線(xiàn)電發(fā)送方式。其核心電路由檢測橋路、放大電路、單片機、2.4 GHz發(fā)射電路組成。該傳感器有兩種供電模式，當裝置放置在采煤機上時(shí)由采煤機電源轉換后的直流電源供電；當由礦井工作人員便攜時(shí)，則由礦燈電源供電。傳感器將瓦斯信息從采掘點(diǎn)傳輸到礦井回風(fēng)巷的端頭。在回風(fēng)巷端頭設有瓦斯監控分站。

監控分站包括電力負荷控制和電子監控電路。監控分站的核心是嵌入式電路，該嵌入式電路外接2.4 GHz的傳輸模塊，實(shí)現無(wú)線(xiàn)信號的搜集與處理。當瓦斯超限時(shí)能夠發(fā)出控制信號，該控制信號控制聲光報警器發(fā)出報警信號，也可以控制工作面的供電系統，實(shí)施斷電。該電路還能實(shí)現電力負荷的監測功能。

遍布整個(gè)礦井的網(wǎng)絡(luò )監控站的信息可以傳到地面中心。地面中心的主要任務(wù)是實(shí)時(shí)顯示各個(gè)監控點(diǎn)的瓦斯信息，供礦井調度實(shí)施生產(chǎn)指揮與調度。其系統原理框圖如圖1所示。