无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿安全监测领域，特别是多无线传感器信息融合的煤矿安全监测系统。
【背景技术】
[0002]煤炭资源是我国能源资源的重要组成部分，煤炭工业的持续、快速、健康发展是我国社会主义经济建设顺利进行的重要保障。然而煤矿生产过程复杂，生产环境恶劣，受到水、火、瓦斯、煤尘和冒顶等多种自然灾害因素的威胁，煤矿安全生产监测一直是制约煤矿发展的一个关键性问题。
[0003]目前，煤矿综合监控系统在井下主传输通道采用以光纤为主的工业以太网，设备层采用以现场总线为主的网络结构，传感器采用有线的模拟信号或数字信号传输;基本已监控了煤矿井下几乎所有的静态设备。但是，井下依然有部分移动设备的工况参数及周边环境参数还没有完全纳入到系统监控之中，而这些信息对于平时的安全监测和灾后的救援指挥都是非常重要的。无线接入技术的发展使煤矿井下动态监控已经是煤矿安全监控的发展方向。
[0004]因此，有必要结合煤矿生产条件和工艺特征，利用无线传感器网络、多传感器信息融合技术构建煤矿安全监测系统，进行全方位的安全环境信息的监测，提前预防，降低事故发生率。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是设计一种无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，主要包括瓦斯、CO、温度及湿度感知，实现煤矿生产的安全环境信息实时监测。
[0006]无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，包括主控MCU，无线通信模块、传感器模块、键盘显示模块、报警模块、系统电量监测模块，主控MCU对采集到的传感器数据采用信息融合技术进行分析处理后，通过无线通信模块与部署在矿井巷道中的传感器节点和基站进行无线通信，将巷道周围的环境信息上传监控中心。
[0007]煤矿安全监测终端与部署在矿井巷道中的传感器节点之间采用ZigBee技术形成无线传感器网络。
[0008]所述的传感器模块包括瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器及湿度传感器。
[0009]所述的显示模块包括键盘模块和液晶显示器。
[0010]所述的报警模块包括声音和红光报警电路。
[0011]本实用新型采用无线传感器技术，对多参数传感器信息进行融合，对煤矿生产的安全信息感知具有实用价值。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端的结构框图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图来对本实用新型作进一步的说明。
[0014]无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，包括主控MCU，无线通信模块、传感器模块、键盘显示模块、报警模块、系统电量监测模块，主控MCU对采集到的传感器数据采用信息融合技术进行分析处理后，通过无线通信模块与部署在矿井巷道中的传感器节点和基站进行无线通信，将巷道周围的环境信息上传监控中心。所述的主控M⑶采用MSP430F149单片机，MSP430F149单片机主要硬件性能指标有:闪速存储器容量为60KB+256B、RAM容量为2KB、具有两个16位定时器、一个高速8通道12位A/D转换器、两个USART通用串行同步/异步通信接口。所述的MSP430F149单片机外接无线通信模块、传感器模块、键盘显示模块、报警模块、系统电量监测模块。
[0015]所述的无线通信模块采用ZigBee技术，采用MSP430+CC2420的方案来搭建节点硬件架构，采用IEEE802.15.4协议作为无线通信协议。微处理器主要控制CC2420完成以下操作:通过4线SPI总线配置接口进行读取、写缓存数据、读取状态信息;使用FIF0、FIF0P状态引脚连接接收和发送FIFO;连接到SR)引脚以提供时间信息;连接CCA引脚来清除通道。在本系统中，MSP430F149具有硬件SPI接口，与CC2420的连接非常简单。其中CC2420的SO引脚连接MSP430F149处理器的P5.2引脚，其SI引脚连接MSP430F149处理器的P5.1引脚，其SCLK引脚连接MSP430F149处理器的P5.3引脚，其CSn引脚连接MSP430F149处理器的P5.0引脚，通过这四个引脚便完成了和微处理器MSP430F149的SPI接口连接。
[0016]所述的传感器模块包括瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器及湿度传感器。所述的瓦斯传感器采用MJC4/3.0L载体催化元件，其输出信号与瓦斯浓度呈正比，经过放大后送入单片机的AD通道进行AD转换，得到瓦斯浓度值。
[0017]所述的CO传感器采用MQ-7，其输出信号经过放大后送入单片机的AD通道进行AD转换，得到CO浓度值。
[0018]所述的温度传感器及湿度传感器采用SHT21S，SHT21S的数据由SDA线输出。温度和湿度的测量可通过拉高或拉低SCL来切换，当SCL为高电平时进行湿度的测量;SCL为低电平时进行温度的测量。SHT21S全量程标定，两线数字接口，可与单片机MSP430F149的IIC接口直接相连。
[0019]所述的键盘显示模块包括键盘模块和128*64点阵的液晶显示器。
[0020]所述的报警模块包括声音和红光闪烁报警电路。
[0021]所述的电源模块采用本安电源，负责给主控M⑶，无线通信模块、传感器模块、键盘显示模块、报警模块、系统电量监测模块提供电源。
[0022]所述的电能测试模块通过单片机MSP430F149的AD通道采样电能采集电路实时监测系统供电情况。
【主权项】
1.无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，包括主控MCU，无线通信模块、传感器模块、键盘显示模块、报警模块、系统电量监测模块，主控MCU对采集到的传感器数据采用信息融合技术进行分析处理后，通过无线通信模块与部署在矿井巷道中的传感器节点和基站进行无线通信，将巷道周围的环境信息上传监控中心。2.根据权利要求1所述的无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，煤矿安全监测终端与部署在矿井巷道中的传感器节点之间采用ZigBee技术形成无线传感器网络。3.根据权利要求1所述的无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，所述的传感器模块包括瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器及湿度传感器。4.根据权利要求1所述的无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，所述的显示模块包括键盘模块和液晶显示器。5.根据权利要求1所述的无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，其特征在于，所述的报警模块包括声音和红光报警电路。
【专利摘要】本实用新型公开了设置无线传感器信息融合的煤矿安全监测终端，以低功耗单片机为控制核心，采用瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器及湿度传感器获取煤矿生产环境的相关信息，单片机对采集到的传感器数据进行处理后，通过无线发送模块采用无线通信协议与周围部署的无线传感器网络节点通信，最终将相关信息上传监控中心，实现煤矿生产环境的实时安全监测，本实用新型采用无线传感器技术，对多参数传感器信息进行融合，对煤矿生产的安全信息感知具有实用价值。
【IPC分类】E21F17/18
【公开号】CN205225338
【申请号】CN201521054198
【发明人】赵苍荣, 杨宁宁, 宋元元
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月15日