一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，包括主控模块以及分别与之连接的无线通信模块和GPRS模块，还包括N个瓦斯数据采集节点和N个报警节点，将整个矿井分为N个子区域，每个子区域内设有1个瓦斯数据采集节点和1个报警节点，瓦斯数据采集节点包括依次连接的瓦斯传感器、放大电路、AD转换器和第一通信单元，报警节点包括驱动单元以及分别与之连接的第二通信单元和报警单元，主控模块通过GPRS模块与监控中心进行数据传输。本实用新型采用无线传感技术构建监测系统，克服了传统有线监测系统布线难度大、可靠性和灵活性差的缺点。
【专利说明】
一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统
技术领域
[0001]本实用新型属于无线通信、传感技术领域，特别涉及了一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统。
【背景技术】
[0002]当前，我国煤矿安全生产状况不容乐观，安全生产体系并不完善，煤矿安全问题己成为政府在新的行政过程中亟待解决的问题。我国煤矿生产面临着诸多困难，如地质构造复杂、开采条件差、机械化程度低、安全设施不完善、技术水平低、从业人员素质低，这是长期困扰我国煤矿生产的主要难题，是制约我国煤矿安全生产的主要障碍。我国煤矿生产的特点决定了我国煤矿生产成本高，而大多数生产者又属于小企业主，缺乏足够的资金和技术，因此很多煤矿生产者在安全设施的配备上显得力不从心，同时地方财力有限，地方财政转移的力度不够，造成煤矿生产设备落后、安全设施不完善，这无疑给安全生产埋下了隐串
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[0003]现有的瓦斯监测主要采用有线监测方式，这种监测方式具有明显缺陷:对于线路依赖性强，布线受地理环境局限，建设成本高，容易出现故障，整个监测网络的可靠性和灵活性较差。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，采用无线传感技术构建监测系统，克服了传统有线监测系统布线难度大、可靠性和灵活性差的缺点。
[0005]为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为:
[0006]—种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，包括主控模块以及分别与之连接的无线通信模块和GPRS模块，还包括N个瓦斯数据采集节点和N个报警节点，将整个矿井分为N个子区域，每个子区域内设有I个瓦斯数据采集节点和I个报警节点，所述瓦斯数据采集节点包括依次连接的瓦斯传感器、放大电路、AD转换器和第一通信单元，第一通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各瓦斯数据采集节点的数据传输，所述报警节点包括驱动单元以及分别与之连接的第二通信单元和报警单元，第二通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各报警节点的数据传输，主控模块通过GPRS模块与监控中心进行数据传输;设置在各个子区域内的瓦斯传感器采集子区域内的瓦斯浓度信号，再将采集到的信号依次经放大、AD转换处理后，通过第一通信单元发送给主控模块，主控模块将各子区域的瓦斯浓度信号通过GPRS模块上传给监控中心，同时主控模块根据各子区域的瓦斯浓度信号生成报警指令并发送给对应的报警节点，报警节点内的驱动单元接收到报警指令后驱动报警单元报警。
[0007]基于上述技术方案的优选方案，所述主控模块为ARM处理器。
[0008]基于上述技术方案的优选方案，所述主控模块的型号为LPC1788。
[0009]基于上述技术方案的优选方案，所述无线通信模块、第一通信单元、第二通信单元均采用CC430射频芯片。
[0010]基于上述技术方案的优选方案，所述瓦斯传感器的型号为MJC4/3.0L。
[0011 ]基于上述技术方案的优选方案，所述GPRS模块的型号为MG323。
[0012]基于上述技术方案的优选方案，所述报警单元包括分别与驱动单元相连的LED灯和蜂鸣器。
[0013]采用上述技术方案带来的有益效果:
[0014]本实用新型采用无线传感技术，将整个矿井区域划分成若干子区域，在每个子区域布置监测节点和报警节点，并通过无线通信实现数据的汇聚和指令的发送，省去了有线监测系统布线的麻烦，而且每个子区域的节点互不影响，即使某个子区域节点发生故障，也不影响整个系统的正常工作，提高了系统的可靠性和灵活性。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的组成框图。
[0016]图2是本实用新型中瓦斯数据采集节点组成框图。
[0017]图3是本实用新型中报警节点组成框图。
【具体实施方式】
[0018]以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0019]如图1所示，一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，包括主控模块以及分别与之连接的无线通信模块和GPRS模块，还包括N个瓦斯数据采集节点和N个报警节点，将整个矿井分为N个子区域，每个子区域内设有I个瓦斯数据采集节点和I个报警节点。如图2所示，所述瓦斯数据采集节点包括依次连接的瓦斯传感器、放大电路、AD转换器和第一通信单元，第一通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各瓦斯数据采集节点的数据传输。如图3所示，所述报警节点包括驱动单元以及分别与之连接的第二通信单元和报警单元，第二通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各报警节点的数据传输，主控模块通过GPRS模块与监控中心进行数据传输。
[0020]在本实施例中，主控模块采用ARM处理器LPCl788。无线通信模块、第一通信单元、第二通信单元均采用CC430射频芯片。瓦斯传感器的型号采用MJC4/3.0L芯片。GPRS模块的型号为MG323芯片。报警单元包括分别与驱动单元相连的LED灯和蜂鸣器。
[0021]本实用新型的工作原理:
[0022]将整个矿井划分为N个子区域，每个子区域都设有I个瓦斯数据采集节点和I个报警节点，每个外丝数据采集节点中的瓦斯传感器采集所在子区域内的瓦斯浓度信号，并通过放大电路和AD转换器对瓦斯浓度信号进行放大、模数转换后，通过第一通信单元将本区域的瓦斯浓度信号上传给主控模块，主控模块将接收到的该子区域的瓦斯浓度信号通过GPRS模块，以语音、邮件和短消息等形式上传给监控中心，同时，主控模块将接收到的各子区域的瓦斯浓度信号与预设的浓度阈值进行比较，若某个子区域的瓦斯浓度信号超过预设的浓度阈值，则主控模块生成报警指令，并发送给对应的报警节点，报警节点中的驱动单元接到报警指令后驱动LED灯闪烁、蜂鸣器发出声音，从而及时提醒矿井下的工人不要进入该区域。
[0023]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:包括主控模块以及分别与之连接的无线通信模块和GPRS模块，还包括N个瓦斯数据采集节点和N个报警节点，将整个矿井分为N个子区域，每个子区域内设有I个瓦斯数据采集节点和I个报警节点，所述瓦斯数据采集节点包括依次连接的瓦斯传感器、放大电路、AD转换器和第一通信单元，第一通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各瓦斯数据采集节点的数据传输，所述报警节点包括驱动单元以及分别与之连接的第二通信单元和报警单元，第二通信单元与无线通信模块建立无线连接，实现主控模块与各报警节点的数据传输，主控模块通过GPRS模块与监控中心进行数据传输;设置在各个子区域内的瓦斯传感器采集子区域内的瓦斯浓度信号，再将采集到的信号依次经放大、AD转换处理后，通过第一通信单元发送给主控模块，主控模块将各子区域的瓦斯浓度信号通过GPRS模块上传给监控中心，同时主控模块根据各子区域的瓦斯浓度信号生成报警指令并发送给对应的报警节点，报警节点内的驱动单元接收到报警指令后驱动报警单元报警。2.根据权利要求1所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述主控模块为ARM处理器。3.根据权利要求2所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述主控模块的型号为LPC1788。4.根据权利要求1所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述无线通信模块、第一通信单元、第二通信单元均采用CC430射频芯片。5.根据权利要求1所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述瓦斯传感器的型号为MJC4/3.0L。6.根据权利要求1所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述GPRS模块的型号为MG323。7.根据权利要求1所述一种基于无线传感的矿井瓦斯监测与预警系统，其特征在于:所述报警单元包括分别与驱动单元相连的LED灯和蜂鸣器。
【文档编号】E21F17/18GK205689244SQ201620623175
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月22日 公开号201620623175.2, CN 201620623175, CN 205689244 U, CN 205689244U, CN-U-205689244, CN201620623175, CN201620623175.2, CN205689244 U, CN205689244U
【发明人】王超
【申请人】南京信息工程大学