[实用新型]一种矿井无线监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线监控系统，具体涉及一种矿井无线监控系统。 

背景技术

目前国内煤矿井下监控系统采用的通信方式主要有以中低频技术为主的感应通信和以VHF技术为主的漏泄通信。感应通信方式主要是借助于巷道里悬挂的感应线或已有的钢轨、动力线等导体，应用感应线周围的感应电磁场传递信息，并在感应沿线形成一个带状通信区域。为了减少感应传输线上的损耗，工作频率一般为中频段，这种方式信道容量小，电磁干扰强，感应通信传输衰减和耦合衰减较大，通信距离短等缺点。漏泄无线电通信方式指在巷道中敷设一条开放式的同轴漏泄电缆，该电缆同时起着传输线和天线的作用，形成一个连续无线电漏泄场，实现漏泄电缆长天线和流动电台之间的双向可逆的耦合，但是每隔一段须加装一个双向放大器以补偿传输损失，并且由于这种系统须敷设昂贵的漏泄同轴电缆，使之成为推广和进入实际应用的巨大门槛。总之国内目前绝大多数矿用瓦斯气体传感器设备普遍采用有线方式、电力线缆或无线泄露电缆方式进行信息传输，而监控线缆在矿井中某些在不断挖掘的区域或者巷道狭小区域难于铺设，布线成为相当大的困难，许多现有的监控系统由于某些作业区域不断挖掘延伸而难于铺设电缆，因此不能实现全矿井的覆盖，这不仅效率低、成本高，而且设备维护困难，尤其矿井一旦出现事故，特别是发生爆炸事件时，传感器设备及线缆往往会受到致命的破坏，给搜救工作带来很大困难。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、低功耗、低成本的矿井无线监控 系统。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括部署在井下巷道内的若干个无线传感器构成的无线传感器网络，所述的无线传感器包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块，数据采集模块将采集到的信号输入给数据处理模块，数据处理模块将采集到的数据处理后输出给无线通信模块，无线通信模块完成数据的发送。 

数据处理模块为MC9S08GT60微控制器； 

无线通信模块采用工作频率是2.405～2.480GHz，符合ZigBee标准的MC13192射频芯片。 

本实用新型的无线传感器网络负责定时收集无线传感器的数据信息，并定时将网络报警等级的信息广播给网络中的所有无线传感器的汇聚节点，负责整个无线传感器数据采集网络的维护建立的监控中心，所说的汇聚节点通过网关和RS232数据串口与监控中心相连。 

本实用新型将基于ZigBee协议栈无的线传感器网络技术应用于煤矿井下的监测，构建无线监测系统。很好的解决了无线传感器网络系统硬件节点的设计，其设计具有以下技术特点：(1)在硬件节点设计中采用了两种设计方案；(2)让射频收发器工作频率选择在2.4GHz频段，避开无线传输衰减严重的频段；(3)选用Freescale的MC13192射频收发器，实现了节能策略的设计；(4)采用直序扩频(DSSS)通信技术；(5)利用ZigBee节点特性设计了移动节点定位装置。 

附图说明

表1是一个对比结果，它给出了不同生产厂商生产的无线射频(RF)收发芯片和微控制器芯片的性能指标比较结果。 

表2是一个对比结果，它给出了三种微处理器芯片性能参数的对比结果。 

图1是一个示意图，它给出了本发明中无线传感器网络监控系统网络结构的示意图。 

图2是一个示意框图，它给出了无线传感器网络节点的基本结构框图。 

图3是一个示意框图，它给出无线传感器网络节点的结构框图。 

图4是示意图，它们给出了MC9S08GT6044引脚QFP封装的示意图。 

图5是示意图，它给出了MC13192引脚及排列的示意图。 

图6连接框图，它给出了本发明中MC13192与MCU的SPI连接框图。 

图7是一个说明图，它给出了对Sink节点工作流程的说明。 

图8是一个说明图，它给出了对sensor节点工作流程的说明。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。