[發明專利]基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統

有效

• 申請號: 201110218602.0
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102269014A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 王鵬;苗可彬;葉錦嬌
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

1.一種基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統的拓撲結構為樹狀網絡結構，并且包括：

監測主機，所述監測主機位于地面且安裝系統監測軟件和后臺數據庫，所述監測主機用于接收井下安全數據和發出監測指令；

通訊主站，所述通訊主站通過工業以太網絡與所述監測主機通訊，且用于接收和傳輸所述井下安全數據和所述監測指令；和

無線傳感器網絡，所述無線傳感器網絡位于煤礦傳感區域內，通過所述通訊主站與所述監測主機通訊，所述無線傳感器網絡為ZigBee無線自組織網絡且包括：

無線傳感器，無線傳感器用于采集煤礦安全數據和無線傳輸所述煤礦安全數據，且

包括無線一氧化碳傳感器、無線風壓傳感器和無線溫度傳感器；和

無線網關，所述無線網關與所述無線傳感器通過無線通訊并且與所述通訊主站通過現場總線通訊，所述無線網關將所述煤礦安全數據傳輸到所述通訊主站并向所述無線傳感器傳輸所述監測指令。

其中所述無線傳感器網絡的路由算法采用CRAM算法，所述無線傳感器和所述無線網關采用突發喚醒通訊機制，僅在一定時間間隔內數據發生了變化或根據所述監測主機的指令才進行無線網絡通訊，所述無線一氧化碳傳感器采集煤礦內一氧化碳濃度數據，所述無線風壓傳感器采集煤礦內壓力變化數據，所述無線溫度傳感器采集煤礦內溫度數據。

2.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，還包括監測分站，所述監測分站與所述通訊主站通過現場總線進行通訊并與所述無線傳感器網絡的一個分支通訊，所述監測分站接收、儲存、處理和傳輸所述井下安全數據，并接受和傳輸所述監測主機的監測指令，其中所述通訊主站與多個所述監測分站通信。

3.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述監測分站通過現場總線與無線網關進行通訊。

4.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線傳感器具有有網絡標識和地理坐標，所述基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統能夠以地點和名稱為索引進行存儲和查詢。

5.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線網關包括ZigBee無線網絡通訊模塊。

6.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線一氧化碳傳感器設于煤礦巷道內和/或膠帶機處，且包括：ZigBee無線網絡通訊模塊、一氧化碳測量模塊、一氧化碳敏感元件和供電電池，其中所述一氧化碳測量模塊將采集的數據封包，通過I/O總線連接器與所述ZigBee無線網絡通訊模塊連接，進行數據交換。

7.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線風壓傳感器設于煤礦密閉區和/或采空區內，且包括：ZigBee無線網絡通訊模塊、壓力敏感元件和供電電池，其中所述壓力敏感元件包括用于測量壓差的壓差傳感器和用于測量相對壓力的壓力傳感器。

8.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線溫度傳感器設于煤礦采空區、密閉區、煤柱鉆孔和/或膠帶機處，且包括：ZigBee無線網絡通訊模塊、數據采集模塊、多個溫度探頭和供電電池，其中所述數據采集模塊與所述多個溫度探頭之間采用有線連接。

9.根據權利要求8所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線溫度傳感器測溫上限不超過150℃。

10.根據權利要求8所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述無線溫度傳感器為DS18B20型數字化溫度傳感器。

11.根據權利要求5-8中任一項所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述ZigBee無線網絡通訊模塊為全功能設備，能夠提供信息雙向傳輸，且能夠對信息進行存儲和計算。

12.根據權利要求11所述的基于無線傳感器網絡的煤礦井下火災監測系統，其特征在于，所述ZigBee無線網絡通訊模塊包括RF收發器、MCU控制器、OdBm全向天線，且所述ZigBee無線網絡通訊模塊內嵌符合IEEE802.15.4標準協議的通訊軟件。