[实用新型]基于CC2530的矸石山自燃监测报警无线传感网络有效
申请号: | 201320295380.7 | 申请日: | 2013-05-27 |
公开(公告)号: | CN203289651U | 公开(公告)日: | 2013-11-13 |
发明(设计)人: | 田景文;戈广双;李轶群;钱六平;赵鹏程;邵振;陶晓申;张振彬;孔垂超;何勇刚 | 申请(专利权)人: | 北京联合大学 |
主分类号: | H04W84/18 | 分类号: | H04W84/18;G01D21/02 |
代理公司: | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人: | 刘萍 |
地址: | 100101 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 cc2530 矸石 自燃 监测 报警 无线 传感 网络 | ||
技术领域
基于CC2530的矸石山自燃监测报警无线传感网络属于无线监测领域。
背景技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。目前我国大多数煤矿伴生的煤矸石弃之不用,占用大片土地的同时,煤矸石中的硫化物溢出或浸出会污染大气、农田和水体,煤矸石业务露天堆放,日积月累,煤矸石内部的热量逐渐积累,当温度达到可燃物的燃烧点时,煤矸石中的残煤便可以自然,自然后,煤矸石内部温度达到800—1000摄氏度,使煤矸石融结并放出大量的CO,CO2,SO2,H2S,NOx等有害气体,一座矸石山自然可以长达十余年至几十年,这些有害气体的排放,不仅降低矸石山周围的环境空气质量,影响矿区居民的身体健康,还常常影响周围的生态环境,使树木生长缓慢、病害虫增多,农作物减产,致死亡,因此对煤矸石自燃的监测和对有害气体浓度的检测具有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型是设计一种无线网络,监测矸石山的可燃气体浓度及环境温度,同时检测内部自燃之后产生的一氧化碳和硫化氢气体的浓度,具有体积小,成本低,持续工作时间长等特点,可以有效监测及预防煤矸石的自燃。
基于CC2530的矸石山自燃监测报警无线传感网络,其特征在于:包括多个子无线传感网络和主机,每个子无线传感网络会有一个主节点和其他终端节点,其他终端节点向所在区域内的主节点传输数据,此主节点负责向上一级传输数据;所有的主节点之间利用CC2530的自组网功能和多跳技术进行组网,距离主机最近的成为汇聚节点,向主机传送数据;每个节点的系统框架包含一个可燃气体浓度传感器,温度传感器、一氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器和报警电路。
可燃气体传感器为TGS6810。
温度传感器为TMP275。
一氧化碳气体浓度触感器为TGS5042。
硫化氢气体浓度传感器为TP-424C。
图1所示为单个无线节点的系统框架,包含一个可燃气体传感器TGS6810,温度传感器TMP275、一氧化碳浓度传感器、硫化氢浓度传感器和报警电路中的led灯。节点系统的电源选用蓄电池供电,可连续供电达到2个月以上。
多个节点自组网
本实用新型是监测矸石山的自燃情况。矸石山占地面积巨大,因此需要多个节点均布进行监测,本实用新型利用CC2530自组网和多跳技术建立无线传感器网络。对矸石山进行分区监测,每一个区域是一个子无线传感网络,其中会有一个主节点,其他终端节点向所在区域内的主节点传输数据,此主节点负责向上一级传输数据,考虑到意外因素可能损坏主节点,因此,对终端节点进行分级处理,当主节点损坏时,低一级节点担负主节点作用。无线传感器网络的结构图如图2:
与主机的通讯
所有的主节点之间利用CC2530的自组网功能和多跳技术进行组网,距离主机最近的成为汇聚节点,向主机传送数据。
本实用新型可以有效监测及预防煤矸石的自燃。
附图说明
图1单个传感器节点
图2无线传感器网络结构图
图3汇聚节点与主机之间的通讯
图4节点原理框图
图5温度传感器
图6可燃气体传感器外接电路
图7基本测量电路
图8硫化氢传感器内部结构
图9传感器节点电路原理图
图10节点工作流程
具体实施方式
在本实用新型中,前端可燃气体传感器采集可燃气体浓度数据,温度传感器采集环境温度,基于这两种数据判断煤矸石挥发气体是否达到自燃条件,一旦达到触发条件,则led灯闪烁,一氧化碳和硫化氢两种气体是自自燃后煤矸石产生的主要有害气体,其浓度可以对周围环境和人身健康造成极大的影响,采用一氧化碳和硫化氢气体浓度传感器实时采集有害气体的浓度,并将数据经过CC2530发送,CC2530主要是用来建立无线传感器网络,通过本身zigbee协议及该芯片独有的多跳传输和自组网功能建立遍布矸石山的无线传感器网络,并且向主机传输数据,主机根据数据判断是否报警采取其他预防措施。
1.硬件说明
可燃气体传感器主要检测对象是甲烷,煤矸石中物质成分复杂,对其可燃气体的监测有一定的难度,考虑到温度是煤矸石自燃的重要条件,因此,温度传感器的数据对监测自燃情况相对更加重要,矸石山内部产生自燃,外部传感器节点不被破坏,本身的一氧化碳和硫化氢有害气体浓度传感器可有效检测矸石山周围的有害气体浓度,及时向主机发送数据,保障人身安全。
硬件选择
1.CC2530作为无线收发模块
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