一种基于无线传感器网络的矿井监测系统的制作方法

本发明涉及矿井监测领域，特别涉及一种基于无线传感器网络的矿井监测系统。

背景技术：

目前，我国煤矿开采主要还是以井工开采为主，所以我国煤矿具有井下环境的特殊性、条件的多变性且多数矿井都有瓦斯、煤尘、火灾等隐患的特点。同时我国的煤矿又比较分散、生产不集中，且大部分的小型煤矿生产技术和设备水平都相对较低，抵抗灾害的能力差，这也给我国煤矿企业的安全生产带来了很大的阻碍，所以保证矿井中的生产安全意义重大。

我国目前使用的安全监测系统主要还是以现场总线为主，通过有线方式进行信息数据的收集和传输，这在矿井这个特殊的环境下存在许多的弊端。目前矿井安全监测系统存在的主要问题有：井下监测点数量有限，重点区域存在监控盲区；传感器接入不灵活，随着矿井中挖掘的深入，传感器无法实现快速跟进；一旦有线网络发生故障或遭到破坏，系统就会瘫痪，造成严重的后果。

近几年，屡屡发生的矿难事故增强了人们在高危环境中的安全意识，国家和社会也对矿井开采工作中的安全问题高度重视，投入很大精力在安全隐患的防治工作上。随着无线传感器网络技术的日渐成熟，其成为解决矿井开采中安全问题的有效途径。无线传感器网络具有自组织、扩展方便、节点不受限制等特点，正好可以弥补目前矿井安全监测系统存在的缺点，为我国现阶段矿井安全监测系统存在的问题提供了很好的解决方案。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，从而提供一种基于无线传感器网络的矿井监测系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于无线传感器网络的矿井监测系统。包括无线传感器网络、监控中心、internet网络、管理中心。所述无线传感器网络连接监控中心，所述监控中心通过internet网络与管理中心建立连接。

所述无线传感器网络包括传感器节点、簇头节点和汇聚节点，所述传感器节点与簇头节点建立连接，所述簇头节点与汇聚节点建立连接。

所述传感器节点(簇头节点)包含有传感模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块，所述传感模块与微处理器模块建立连接，所述微处理器模块与无线通信模块连接，所述电源模块分别与传感模块、微处理器模块和无线通信模块建立连接。所述传感模块包括瓦斯传感器、温度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器。

所述汇聚节点包含有微处理器模块、无线通信模块和电源模块，所述微处理器模块与无线通信模块连接，所述电源模块分别与微处理器模块和无线通信模块建立连接。

所述监控中心作为现场监控平台，配置有嵌入式操作系统、usb接口、10/100mhzethernet接口和平板lcd显示输入系统。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为传感器节点(簇头节点)的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施实例对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于无线传感器网络的矿井监测系统，包括无线传感器网络、监控中心、internet网络、管理中心。无线传感器网络连接监控中心，监控中心通过internet网络与管理中心建立连接。

无线传感器网络包括传感器节点、簇头节点和汇聚节点，传感器节点与簇头节点建立连接，簇头节点与汇聚节点建立连接。

传感器节点和簇头节点包含有传感模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块。传感模块用于信息数据的采集，瓦斯传感器、温度传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器。瓦斯传感器用来获取矿井中的瓦斯浓度；温度传感器用于获取矿井中的温度信息；风速传感器用于获取矿井中的风速；一氧化碳传感器用于获取矿井中一氧化碳的浓度；粉尘传感器用于获取矿井中的粉尘浓度。传感模块与微处理器模块建立连接，微处理器模块负责控制整个无线监控接口装置的运行。微处理器模块与无线通信模块连接，无线通信模块一方面与微控制器模块进行双向通信，另一方面能建立无线自主多跳网络，并将与微控制器模块通信的信息实现无线收发。电源模块分别与传感模块、微处理器模块和无线通信模块建立连接，为传感模块、微处理器模块和无线通信模块供电。

传感器节点是矿井环境信息的来源，负责瓦斯浓度、温度、风速、一氧化碳浓度和粉尘浓度等信息的数据采集，并通过无线通信模块将数据发送给簇头节点。

汇聚节点包含有微处理器模块、无线通信模块和电源模块。微处理器模块负责控制整个无线监控接口装置的运行。微处理器模块与无线通信模块连接，无线通信模块一方面与微控制器模块进行双向通信，另一方面能建立无线自主多跳网络，并将与微控制器模块通信的信息实现无线收发。电源模块分别与微处理器模块和无线通信模块建立连接，为传感模块、微处理器模块和无线通信模块供电。

汇聚节点具有较强的计算能力和存储能力，汇聚节点通过簇头节点与传感器节点建立通信联系，向传感器节点发送和接收数据，汇聚节点将感知的数据发送给监控中心。

监控中心作为现场监控平台，配置有嵌入式操作系统、usb接口、10/100mhzethernet接口和平板lcd显示输入系统。监控中心通过internet网络和管理中心建立连接，向管理中心发送和接收数据。监控中心从煤矿井下的传感器中收集到数据后，会对数据进行分析处理，pc机上可以实时显示传送来的数据信息，当矿井内的环境处于临界安全时，系统会自动报警。工作人员也可以根据实时的观察对井下设备发出相应操作指令，手动报警。

管理中心负责实时的数据收集、保存和处理，历史数据的查询和统计等，主要有位于信息中心的网络系统和信息移动终端构成，终端用户可通过internet网络异地访问中心数据。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于无线传感器网络的矿井监测系统。包括无线传感器网络、监控中心、Internet网络、管理中心。所述无线传感器网络连接系统网关，所述监控中心通过Internet网络与管理中心建立连接。本发明实现了对矿井环境多种参数的实时自动监测，传感器节点将监测的数据传送给监控中心，监控中心再通过互联网络将监测到的数据传送到远程管理中心，可以准确地判断井下环境的安全状况，通过实时监控，可以对异常数据做出警示反应，以便及时采取措施应对。本发明具有结构简单、易于部署、维护方便及能耗低的优点。

技术研发人员：刘伟;李卓;杨晓斐;杨丽燕
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2018.11.22
技术公布日：2019.04.05