基于ZigBee技术的煤矿井下远程监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种新型的无线煤矿井下监控系统，能够有效的解决现在的煤矿井下监控线路容易破损，老化的问题，基于无线传感器的煤矿井下远程监控系统能及时准确的将井下的环境参数通过无线和RS485总线相结合的方式传送到地面的监控中心，使管理人员能实时监控井下环境的变化。同时，当瓦斯浓度超过临界值的时候，该系统还能自动报警，提高了井下的安全系数。
【专利说明】基于ZigBee技术的煤矿井下远程监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线煤矿井下监控系统，特别涉及一种基于ZigBee技术的煤矿井下远程监控系统。
【背景技术】
[0002]ZigBee技术是一种新兴的双向无线通信技术。它定义了短距离，低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议。基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHZ，915MHZ和2.4GHZ,最大传输速率为250kbps。ZigBee协议是建立在IEEE802.15.4标准基础之上的，它是无线个人局域网的一项标准。
[0003]RS485总线是电子工业协会(EIA)于1983年制定的技术非常成熟的现场总线。相比于其他的总线，RS485总线更加简洁灵活。由于其传输速度快，误码率低，传送距离长(不加中继器时有效传输距离可达1200m)，硬件接口简单，高噪声抑制能力，软件容易实现，高性价比的优点，使得RS485总线协议在控制系统和数据采集领域得到了广泛的应用。RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种必须具备数据自动采集，远程传输，存储管理，网络上传，分析处理等功能，能够对井下瓦斯，一氧化碳，湿度，温度准确，及时检测煤矿井下安全的系统。
[0005]本实用新型的基于ZigBee技术的煤矿井下远程监控系统包括协调器节点，终端节点，路由器节点，传感器和监控中心。
[0006]所述协调器节点通过RS485总线与监控中心的上位机相连。
[0007]所述传感器包括温湿度传感器，瓦斯传感器，一氧化碳传感器。所述终端节点连接上述的传感器，并与ZigBee无线传输模块相连。
[0008]进一步，在井下每隔一段距离还设置有路由器节点。所述的路由器节点内置ZigBee无线传输模块。
[0009]本发明结构简单，易于制作，好维护，使用方便，成本低，提升现有装置的一些局限性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为系统总体框架图
[0011]图2为终端节点结构图
[0012]图3为终端节点流程图
[0013]图4为协调器节点流程图
[0014]图5为路由器节点流程图具体实施方案
[0015]以下根据附图对本发明进行详细说明。
[0016]如图1所示，该系统包括三种类型的节点，终端节点，路由器节点和协调器节点。终端节点负责无线数据的采集，属于半功能设备(RFD)，它由传感器，报警器以及ZigBee模块组成，它安装在矿工所佩戴的矿灯上，实时监测矿工所在地的各种参数，并进行数据处理和打包发送给协调器节点。路由器是中继节点，可以选路并转发数据，必须为全功能设备(FFD)，在ZigBee网络中具备将数据和命令进行上传下送的作用。路由器所在的ZigBee节点还可以连接相应的传感器，完成与终端设备相似的功能。协调器节点也属于全功能设备(FFD)，协调器是ZigBee网络与计算机的接口，负责建立和维护网络，在每个网络中有且只有一个。它把收到的数据再进行汇总，重新包装后通过RS485总线发送给监控中心，监控中心的上位机对数据进行再次处理并以实时曲线的方式显示出来。
[0017]作为本实施例的进一步改进，所述终端节点由CC2530芯片连接传感器，电池电源及射频前端芯片和报警器组成。
[0018]作为本实施例的进一步改进，所述终端节点增加了射频前端芯片CC2591，以此来提高无线通信部分的发射功率。
[0019]作为本实施例的进一步改进，所述传感器包括温湿度传感器，瓦斯传感器，一氧化碳传感器进行数据收集，以便传回上位机进行分析处理。
[0020]作为本实施例的进一步改进，路由器节点在硬件设计方面可以和终端节点一致。
[0021]作为本实施例的进一步改进，协调器节点采用ARM微处理器，协调器节点通过CC2530模块接收终端节点发来的无线信号并把数据存到控制器的RAM中通过RS485总线定时向上位机发送。
[0022]作为本实施例的进一步改进，上位机节点硬件上主要包括信息处理平台和RS232/RS485转换接口两个部分。其中信息处理平台主要负责对各协调器节点所发的信息的存储，并能对这些信息进行分析，处理，和显示，将信息以实时曲线的形式显示出来。RS232/RS485转换接口主要完成RS232总线与RS485总线的转换，在功能上作为井上信息处理中心与协调器节点的连接。
[0023]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种基于ZigBee技术的煤矿井下远程监控系统，所述系统能够实现监控井下人员所处位置的温度，湿度，瓦斯浓度，一氧化碳浓度；该系统包括终端节点(I)、路由器节点(2),协调器节点(3)和上位机节点(4);终端节点(I)包括传感器(5)和无线传输模块(6);所述传感器(5)包括温度传感器(6)，湿度传感器(7)，瓦斯传感器(8)，一氧化碳传感器(9);终端节点(I)、路由器节点(2)，协调器节点(3)通过ZigBee无线网络相连接；协调器节点(3)和上位机节点(4)通过RS485总线相连接。
【文档编号】G08C17/02GK203515660SQ201320547861
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】朱延凯, 吴怀路, 卢军, 王悦 申请人:安徽理工大学