基于無線傳感網(wǎng)絡的煤礦綜合監(jiān)測系統(tǒng)

“地面”的“現(xiàn)場監(jiān)視站”，還可以利用Digi公司提供的云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布和遠程監(jiān)視。
對于“井下”的Zigbee無線通信網(wǎng)絡而言，包括三種類型設備：“網(wǎng)關”、“環(huán)境數(shù)采設備”和“人員位置數(shù)采設備”：
●“ConneetPort網(wǎng)關”放置在井口處，一方面作為協(xié)議轉換器，與“地面”上級系統(tǒng)建立接口和連接；同時也作為整個井下無線系統(tǒng)的中心協(xié)調器存在，負責無線網(wǎng)絡的建立和維護。
●“環(huán)境數(shù)采設備”按一定距離(300 m)在井內進行放置，實現(xiàn)對溫濕度及瓦斯等環(huán)境參數(shù)的測量。考慮到這些節(jié)點需要同時作為人員位置監(jiān)測的參考點，此外從網(wǎng)絡的可靠性角度出發(fā)(如果中間有一個節(jié)點故障，仍希望網(wǎng)絡是正常工作的)，因此這些固定放置的環(huán)境監(jiān)測設備作為Zigbee的路由器存在，其供電也將采用有線方式；所有環(huán)境監(jiān)測設備組成鏈狀網(wǎng)絡，最終與“網(wǎng)關”實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交互。
●“人員位置跟蹤設備”采用XBee ZB傳感器模塊，由井下礦工隨身攜帶，從功耗角度考慮，該類設備作為Zigbee的終端節(jié)點存在，因此可以保持較長的工作時間。同時該終端節(jié)點采用網(wǎng)絡主動搜尋模式，可以按預先設定的時間間隔喚醒并主動搜尋最近的路由節(jié)點并加入網(wǎng)絡，由此實現(xiàn)定位跟蹤。
井下“環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備”的構成如圖3所示，包括溫濕度傳感器、瓦斯傳感器以及一個XBee—PRO ZB適配器。

●溫濕度傳感器：采用E+E公司的EE30EX本安型溫濕度傳感器，溫度測量范圍-40℃～180℃，濕度測量范圍0～100％RH，采用24VDC供電，輸出范圍0～10 V或4～20 mA。
●瓦斯傳感器：采用中煤科常州自動化研究院的KGJ16B型瓦斯傳感器，測量范圍0～4％CH4，采用9～24 VDC供電，輸出范圍1～5 mA，通過串聯(lián)電阻可變換為1～5 V。
●XBee—PRO ZB適配器：由于溫濕度和瓦斯傳感器均為模擬型輸出，因此選用模擬輸入型XBee—PRO ZB適配器，有三組模擬輸入通道，0～10 V或4～20 mA可配置。目前系統(tǒng)僅使用了其中的2個輸入通道，并且均選用0～10 V測量范圍。

3 結束語
采用已有的成熟傳感器和無線傳感網(wǎng)絡設備，通過集成和組網(wǎng)，實現(xiàn)煤礦井下作業(yè)環(huán)境和人員位置的實時監(jiān)測。同時根據(jù)測量功能和節(jié)點位置的不同，將環(huán)境測量用設備配置為Zigbee路由節(jié)點，按一定間隔進行固定放置；而將人員定位設備配置為Zigbee終端節(jié)點，可進入低功耗模式，同時自動搜尋最近的路由節(jié)點，實現(xiàn)位置的跟蹤定位。
該系統(tǒng)具有結構簡單、易于實現(xiàn)、可靠性高、功能全面等優(yōu)點，適合于煤礦綜合監(jiān)測的廣泛應用。