基于无线传感技术和电力线载波技术的矿井安全检测.PDF

维普资讯 一笪星 撞 麓纛 中国高新技术企业 基于无线传感技术和 电力线载波技术的 矿井安全检测 多文 ／王司洋 谢小飞 李慎霞 胡博 【摘要 】 本 系统采用功耗低 的ZigBee无线传感器网络技术，以单 片机作为下位机 ．从而在环境 比较恶劣 ， 不适合架设 电线 的矿 井下 ．实现对水位 、瓦斯含 量 、温度 、含氧量 、燥尘等重要信号数据 的采 集 结合 电力线 载波技术 ．采用适合市 电50Hz的 SC1128载波芯片 ，将传感 器在矿井下采集到 的数据通过 电力线远距 离传 输 ．实现矿 井安全 的远程监控 。本 系统经 实验 室测量 ，可 以保证在 50m 以内稳定传输数据 。 【关键词J 矿井安全指标检测 Zigbee CC2420 电力线载波 SCI128 随着科学技 术的不断提高 ，人们 对煤炭资源 的需求逐年上升 ， 号 的 式‘具有较 强 的优 越性 。 然而矿井安全生产形势不容乐观 ．冈此改善我 国矿井 开采整体安全 南于本系统采用 的是普通 的干 电池 (或者锂 电池)供 电，一般不 水平具有重要现实意义 。影响煤矿生产安全 的冈索 主要有 ：瓦斯爆 会 产 生 电火 花 ．结 点 的删 除和 移动操 作 方便 ，同时 CC2420内部有 自 炸 、水灾和井下起火 『l1。如何能够及 时准确地采集到这些参数 ，并且 带 RAM．可 以记录 即时的井下环境 ．一旦矿井下发生事故 ，只要井下 能够对这些数据加 以分析和处理 ，实现对环境 的危 险警报和预 防措 有生命存在 ，它就可 以通过 随身携带 的无线传输模 向地面发送信 施 十 分重 要 。 号 ．这样也能使现在 的瓦斯搜救或者是井下发大水时的救援提供 了 本系统 提 IfJ了一种基于无线传感 网络和 电力线载波技术 的矿 方便 ，数据 的传输路径如 图 l所示 。 井安 全指标检测技 术 ．利用无线传感 网络 (Zigbee)的功耗小 、体 积 小 、应用便捷 ，可移动等特点 ，利用 CC2420和传感器构成无线传 感 器 网络 ．在使用安全前提下实现对矿井下水位 、瓦斯 含量 、温 度 、含 氧量 、一氧化碳含量 、煤尘含量等安 全数据 的采集 ，并在小范 围内对 采集到 的信 号处理 ，通过 电力线载波 (PLC)技术交现信号远距 离传 输 ．从而实现在离矿 井 很远 的地 方对 矿 井 下 的安 全情 况进 行实 时监 图 1数 据 传输 模 块设 测和反绩控制 ．并在 发现危 险信 号的时候及 时地 发 报警信号提示 1．3CC,2420的接 口及 软 件设 计 工作人员采取相应 的安全措施 ．有效地控制矿井下生产安全事 故 的 13，1 CC2420的原理及 硬件 设计 发生 。同时对 已经发生危 险的情况下 ，井下丁作人员仍然可 以向地 CC2420满足 Zi ee网络 传输协议 ，它 内部使j扫】-8V工作 电压 ， 面发送搜