[發明專利]ZigBee網絡的煤礦雜散電流監測系統

有效

• 申請號: 201310744329.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103711524A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 杜京義;周棟;唐小華;寇水潮;黃瓊;王同明
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明屬于煤礦安全監控技術領域，具體涉及一種ZigBee網絡的煤礦雜散電流監測系統。

背景技術

在煤礦井下的運輸巷道中，除了架線與軌道之外還鋪設有高壓電纜、風管和水管，這些管線都是由金屬材料制成的，由于井下運輸大巷非常潮濕，水又多酸性，即使無雜散電流存在，金屬的腐蝕也很嚴重，而這些井下運輸大巷的管線是雜散電流的良好通道，當管線中有雜散電流通過時，金屬腐蝕的程度越大，速度越快。這些區域存在著大量的不確定非安全因素等，發生事故時容易對有線網絡造成致命的破壞，不利于井下環境的實時監測，而雜散電流具有隨機性需通過連續觀測對其危險性加以有效評估。所以煤礦井下雜散電流及其防治問題一直受到人們的重視。

發明內容

本發明為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種ZigBee網絡的煤礦雜散電流監測系統，其采用無線傳感網絡實現煤礦監測系統設計，解決井下近距離通信問題，保證數據傳輸的持續性，系統的可靠性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：ZigBee網絡的煤礦雜散電流監測系統，其特征在于：所述的雜散電流檢測系統包括微弱雜散電流檢測系統、ZigBee網絡的雜散電流信號采集系統、嵌入式網關；所述的微弱雜散電流檢測系統依次與ZigBee網絡的雜散電流信號采集系統和嵌入式網關連接；

所述的微弱雜散電流檢測系統包括探針模塊、Langevin非線性雙穩態電路系統模塊、調制信號產生模塊，探針模塊將探測到雜散電流輸入到Langevin非線性雙穩態電路系統模塊中，同時，調制信號產生模塊輸出信號也輸入到Langevin非線性雙穩態電路系統模塊中，Langevin非線性雙穩態電路系統模塊輸出送入到ZigBee終端節點數據采集接口；

所述的ZigBee網絡的雜散電流信號采集系統：一個ZigBee網絡包括一個協調器節點，N個路由節點，M個終端節點；整個采集系統可容納有L個ZigBee網絡，每個ZigBee終端節點采集到的雜散電流數據，通過ZigBee終端節點上無線發送模塊發送至ZigBee網絡路由節點中，ZigBee路由節點通過路由算法，雜散電流數據將在ZigBee路由節點間通過無線傳輸方式最終匯聚到ZigBee協調器節點中，ZigBee協調器節點通過無線方式接收雜散電流數據，接收到的數據送入到與嵌入式網關相連接的串口；

所述的嵌入式網關：嵌入式網關的串口與ZigBee協調器節點的串口通訊連接，嵌入式網關的以太網接口與礦井下以太網相連接，嵌入式網關是基于WinCE操作系統下，采用.NET多線程機制編程，通過對串口和網口的獨立讀寫操作，實現串口參數設置、網絡發送和接收端口參數設置，將嵌入式網關串口讀入數據送入到嵌入式網關網口發送；嵌入式網關網口讀入數據送入到串口并發送。

所述的調制信號產生模塊產生調制信號，AT89C52信號發生控制芯片控制DAC7614模擬電壓信號輸出產生模擬電壓，模擬電壓送到MAX038信號發生芯片，AT89C52信號發生控制芯片控制CD4051B多路復用器其中一路導通，完成調制信號輸出控制，調制信號輸出一端與LM311電壓比較器連接，?LM311電壓比較器輸出與AT89C52信號發生控制芯片相連接，反饋調制信號頻率，AT89C52信號發生控制芯片與SN74HC245數碼管驅動電路及LG3641AH顯示數碼管相連接。

所述的當雜散電流通過探針模塊送入Langevin非線性雙穩態電路系統模塊中，同時，調制信號也送入到AD835混頻器電路，經過AD835混頻器電路后輸出為雜散電流與調制信號的混頻信號，混頻信號送入到MC33078放大K倍電路中進行放大，放大后的混頻信號送入到MC33078加法電路中，MC33078加法電路輸出為加和信號，將加和信號送入到MC33078積分電路中，經過MC33078積分電路處理后的加和信號成為積分信號，積分信號分別送與檢測輸出信號接口、MC33078放大a倍電路輸入接口、AD835乘法器1的兩個輸入接口、AD835乘法器2的其中一個輸入接口連接，MC33078放大a倍電路輸出接口與MC33078加法電路的一個輸入接口連接，AD835乘法器1的輸出接口與AD835乘法器2的一個輸入接口連接，AD835乘法器2的輸出接口與MC33078放大b倍電路輸入接口連接，MC33078放大b倍電路輸出接口與MC33078加法電路的一個輸入接口連接。檢測輸出信號接口與ZigBee終端節點連接，ZigBee終端節點啟動A/D轉換完成雜散電流數據采集。

所述的Langevin非線性雙穩態電路系統模塊輸出即為雜散電流檢測系統輸出接口。