[發明專利]一種用于煤礦安全監測的ZigBee-CAN網絡網關

無效

• 申請號: 201010202494.3
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN101883445A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 郭宏;陳巖;王莉莎;申愛群
• 申請（專利權）人: 昆山諾金傳感技術有限公司;威海諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金電子科技發展有限公司;北京德思源電子科技發展有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W88/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及的是一種連接地面的CAN安全管理網絡和井下的無線ZigBee環境參數監測網絡之間的數據交換和協議轉換，具體涉及的是用于煤礦安全監測的ZigBee-CAN網絡網關。

背景技術

20世紀末以來，先進采煤國家應用機電一體化和自動化技術，實現了煤礦生產過程自動化和集約化生產，開發了全礦井綜合自動化監控系統。集語音、數據、圖像于一體，融監控、控制、通信功能、無線接入技術于一體，兼容各種專用監控系統功能，覆蓋全礦井各生產和生產輔助環節，實現了對綜采工作以及礦井運輸、通風、排水、供電等設備狀況參數以及礦井瓦斯濃度等環境參數的自動化監控和控制。全礦井綜合監控控制系統至今已有四代產品，基本5-10年更新一代產品，其中代表性的產品有美國MSA公司生產的DAN6400系統，德國BRBRO公司的PROMOS系統等。

ZigBee是由英國、美國、荷蘭以及日本一些著名的公司如Honeywe11、Invensys、三菱電器、摩托羅拉、飛利浦等于2002年聯合推出的低成本、低功耗、短距離傳輸的無線連接技術。它和藍牙一樣，使用2.4GHz波段，采用跳頻技術，與藍牙相比更簡單、速率更慢、功率及費用也更低，基本速率是250kb/s，傳輸范圍為100米左右，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到100米以上，并獲得更高的可靠性。ZigBee適用于非常低的任務周期、低能耗、低花費的靜態及動態的具有很多活躍節點的無線網絡。

我國礦區監控技術也從人工監控發展到了自動監控與監控，監控系統從環境安全監控發展到了工況監控和生產監控，并逐步形成了礦區監控網絡，為礦區生產和管理的現代化提供了良好的條件。但是目前國內瓦斯信息采集監控主要是采用將傳感器安裝到指定位置，人員定期巡檢手工采集瓦斯信息，由巡檢員帶到地面進行分析。或者由瓦斯檢測員攜帶手持檢測設備到達指定地點，手持設備自動檢測瓦斯濃度等環境參數并記錄下來，再帶回地面分析。例如成都酷安科技有限公司生產的YJG型光學甲烷巡檢網絡監管系統，就是通過巡檢員手持設備上的光學甲烷檢測儀收集瓦斯信息，并將所檢測到的瓦斯數據及瓦斯檢測員的整個檢測過程完整記錄下來。北京華信協同科技有限責任公司推出的煤礦安全數字化智能巡檢系統，同樣需要瓦斯檢測員親自到達指定地點收集信息。此類系統雖可達到監控的目的，但在系統成本、可靠性和人員安全方面有很大的不足之處。

首先，基于有線網絡的安全監控系統由于需要建設有線傳輸系統，因此在很大程度上限制了網絡規模的擴大。隨著開采面的不斷向前推進，開采計劃隨井下煤炭的分布情況而變化，基于有線網絡的安全監控系統的擴展跟不上開采的實際要求，使得網絡的數據可靠性和實時性得不到保證，難以確保重要的安全數據、控制數據和井下儀表的檢測數據及時的傳輸。這就成為煤礦安全監控系統采用有線網絡為傳輸介質的最大不足。

其次，人工監控的方案是憑借專門人員豐富的實際經驗對危險情況的發生進行預測。由于該類專門人員數量有限，同時考慮到監察員對各個區域檢查的隨機性，導致不可能覆蓋井下所有區域。而且，瓦斯在空氣中含量高時可降低氧含量，引起窒息，親自到達信息采集點采集瓦斯信息，還存在采集人員的人身安全問題。

由此看來，建立一套靈活、可靠、擴展性強的煤礦安全無線監控網絡迫在眉睫。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明提供目的是在于提供一種便攜、安全、可靠性高、易于擴展的用于煤礦安全監測的ZigBee-CAN網絡網關，將無線的數據傳輸技術應用到煤礦瓦斯信息采集上，及時準確地采集煤礦井下指定地點的瓦斯信息，又能保證巡檢人員的人身安全。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

一種用于煤礦安全監測的ZigBee-CAN網絡網關，其特征在于，包括用于網關供電的電源管理模塊，用于接收井上CAN網絡傳輸指令數據或發送井下監測數據的CAN收發器，數據處理和運算能力的微處理器以及接收ZigBee網絡監測數據或發送指令數據的ZigBee收發器；所述電源管理模塊、CAN收發器和ZigBee收發器均與微處理器通過電路相連接，所述ZigBee收發器通過電路還連接有收發天線，在所述收發天線與ZigBee收發器之間還設有射頻功率放大電路，增加其射頻輸出功率，增大網絡覆蓋范圍。

前述的一種用于煤礦安全監測的ZigBee-CAN網絡網關，其中，所述微處理器采用的是32位ARM微處理器，所述32位ARM微處理器中內置有中斷控制器。