基于ZigBee的煤礦綜合監控系統節點設計

2．3 一氧化碳和硫化氫測量電路設計
一氧化碳和硫化氫濃度測量均選用了國產的電化學氣體傳感器，電化學元件根據電化學的原理工作，利用待測氣體在電解池中工作電極上的電化學氧化過程，通過電子線路將電解池的工作電極和參比電極恒定在一個適當的電位，在該電位下可以發生待測氣體的電化學氧化，由于氧在氧化和還原反應時所產生的法拉第電流很小，可以忽略不計，于是待測氣體電化學反應所產生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過測定電流的大小就可以確定待測氣體的濃度。其測量電路如圖3所示。

2．4 其他主要元件選擇
負壓測量選用Motorola的氣壓傳感器MPX5100，溫度測量選用集成數字溫度傳感器DSl8B20。
2．5 電源設計
節點供電對于固定節點采用蓄電池供電，對于佩戴型則直接從礦燈去電，由于使用蓄電池供電，因此電源設計時要考慮其轉換效率。該系統中電源設計選用了CS51412，CS51411，MAX660三種元件，其中CS51411，CS51412芯片為ON半導．體推出的新型補償穩壓器系列產品，精度高，開關頻率性能優異，功能完備，專用于蜂窩基站和無線通信基礎設施，其輸入電壓范圍在4．5～40 V之間。MAX660芯片為MAXIM推出的電源轉換芯片，可以實現+3 V到-3 V電源的轉換。12 V轉5 V電路如圖4所示。

3 節點軟件設計
3．1 通信協議的制定
設計通訊協議應充分降低通訊雙方之間的耦合性，使得節點增加與減少并不影響監測計算機軟件的正常運行(即不會因為傳感器個數、類型的改變而需修改上位機軟件)。同時，上位機監控軟件可以通過與節點的通信，按照協議規定自動解析傳感器節點相關信息。結合系統特點，制定了監控系統專用的一套應用層通信協議，該協議是運行于ZigBee之上，用于規范應用層的數據交換而制定的協議。