基于無線傳感網的煤層氣體監測系統設計

呂貴明，韓成浩

吉林建筑大學 電氣與計算機學院,長春 130118

0 引言

煤層氣體俗稱“瓦斯”,主要化學成分為甲烷,當其達到一定濃度時,在一定氧氣濃度下遇到火源引起爆炸,是煤礦安全生產的首要威脅[1].雖然現有的煤層氣體監測系統對煤層氣體的監測起到一定的作用,但仍存在監測靈敏度和精度不高、組網和拓展節點困難、維護成本高等諸多問題.隨著國家對地下采礦安全生產的嚴格管理和網絡通信技術、無線傳感技術等相關技術的不斷發展,對煤層氣體監測系統的設計和應用提出了以下要求:

(1) 系統的總體架構設計簡單,數據傳輸快速、安全、準確.

(2) 終端監測節點的電路設計簡單、靈敏度高、耐腐蝕性強.

(3) 組網靈活,每個節點能獨立工作.

根據上述要求,本文采用KGS-20氣體傳感器和Zigbee技術組成一種相對穩定的無線傳感監測網絡[2],實時監測地下工作現場的煤層氣體濃度和其他環境參數,提高了安全系數和工作效率,施工和維護成本更加經濟.

1 系統總體設計方案和主要節點模塊設計

1.1 系統總體設計方案

系統總體設計方案如圖1所示,該系統主要包括終端監測節點、路由器、協調器和上位管理主機等4部分,其中終端監測節點主要負責采集安裝附近的煤層氣體濃度,并將節點地址和現場煤層氣體濃度值轉化成Zigbee數據包,發送到周圍的路由器上;路由器主要負責收集終端監測節點采集到的數據,并根據路由表選擇最佳路由轉發到協……