[發明專利]一種基于ZigBee技術的礦井瓦斯監測系統

在審

• 申請號: 201611054373.2
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108104874A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 胡威
• 申請（專利權）人: 胡威
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于ZigBee技術的礦井瓦斯監測系統，適用于氣體檢測領域。礦井瓦斯監測系統由監測節點電路、數據接收節點、電源供電電路、串口通信模塊電路組成。該系統利用傳感器網絡，與煤礦瓦斯監測系統相結合，采用了無線的方式，既避免了鋪設線路的麻煩也降低了成本，該系統還具有低功耗，能夠提供成本低、見效快、高效率的數據傳輸平臺，具有便捷、易于校正的優點，具有良好的實時性、穩定性，提高了煤礦檢測系統的安全性。

技術領域

本發明涉及一種基于ZigBee技術的礦井瓦斯監測系統，適用于氣體檢測領域。

背景技術

現階段我國的主要能源就是煤炭，它在我國的社會和經濟發展方面占著重要的地位，成為人們生產生活中不可或缺的一部分。根據有關數據顯示，我國煤礦開采行業存在著重大的問題，據有關數據統計，到2006年底，在全國擁有生產許可證的2.6萬個礦井中，幾乎都是瓦斯礦井且半數以上還屬于高瓦斯礦井。在陜西省登記在冊的3420個煤礦中有十余家是國有骨干大型煤炭企業。由于我們的開采技術受各方面因素的限制，如:井下開采條件、礦工技術條件、自然地質條件、技術和裝備條件的限制等，煤礦行業的安全性、可靠性一直不高，礦難事故也是經常發生。其中，瓦斯的危害是最嚴重的。

由于煤炭形成的自然環境復雜，礦井開采條件也千差萬別，再加上外部存在水災、火災等自然災害，狹小的開采空間和極差的照明條件都給煤炭開采工作帶來了很大的困難。目前絕大多數的煤礦監測系統都采用有線方式，即采用光纜、電力線纜或信號線纜等，存在著很大的不便，有線方式存在以下缺陷。

(1) 安裝維護費用昂貴，布線困難。要建立有線監測系統需要大量的光纜、電纜，而這些線纜的價格也是十分昂貴的，同時環境極其復雜的井下鋪設這些線纜也是十分費時費力的。

(2) 監測范圍有限。監測系統本應該監測到井下的各個區域，但由于井下的地形環境十分復雜，礦井下還存在許多的線纜不能安放的區域，使得有線監測的范圍縮小了，很難遍布礦井的每個角落，無法對整個礦井實施全方位監測，留了許多的安全隱患。

(3) 線路依賴性強。有線網絡不能進行自我修復，如果有線監測網絡中的某處線路被損壞了，很可能使整個監測系統都不能正常工作。一旦井下發生瓦斯事故時，這些線纜就會遭到破壞而不能工作，對搜救工作及事態檢測也不能提供一點幫助。

綜合煤礦安全系統的特點，我們發現，目前，隨著井下開采深度不斷增加，信息安全系統已經不能夠滿足要求。所以，采用新技術對目前的檢測系統的現狀進行改善，把目前較流行的無線傳感器網絡，與煤礦瓦斯監測系統相結合，采用無線的方式，能夠很好的解決有線監測系統所不能解決的問題，具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種基于ZigBee技術的礦井瓦斯監測系統，利用傳感器網絡，與煤礦瓦斯監測系統相結合，采用了無線的方式，既避免了鋪設線路的麻煩也降低了成本，該系統還具有低功耗，能夠提供成本低、見效快、高效率的數據傳輸平臺，具有便捷、易于校正的優點，具有良好的實時性、穩定性，提高了煤礦檢測系統的安全性。

本發明所采用的技術方案是：

基于ZigBee技術的礦井瓦斯監測系統由監測節點電路、數據接收節點、電源供電電路、串口通信模塊電路組成。

所述監測節點被放置在礦井不同位置，用來監測礦井中瓦斯濃度和溫濕度狀況，將采集到信息通過ZigBee網絡無線發送到地面上數據接收終端，其硬件主要由傳感器模塊、微控制器模塊、無線射頻模塊、天線匹配電路和電源供電模塊組成。傳感器模塊由瓦斯傳感器、數字式溫濕度傳感器和信號調理電路組成，因采集的是數字信號，可直接送到微控制器的I/O口上。CC2430將微控制器和無線射頻芯片都集成在一個芯片上，具有功耗低和抗干擾能力強的特點，同時采用差分方式輸出射頻信號。天線大部分采用單端方式激勵，因此在CC2430的射頻輸出口與天線之間必須配置天線匹配電路。