ZigBee技術在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究

陳 煒，張 瑩

(渭南師范學院 物理與電氣工程學院,陜西 渭南 714000)

煤礦資源是非常重要的能源形式，在保障人們基本生活和促進社會工業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用[1]。隨著人們對煤炭資源需求量的不斷提升，煤炭開采效率和數(shù)量均快速提升。由于地表煤炭資源總量是有限的，隨著長年累月的煤炭開采，淺層煤炭資源幾乎開采完畢，目前煤礦開采正朝著縱深方向發(fā)展[2]。在開采煤炭資源時，不可避免地會涌出瓦斯、CO等有毒有害氣體，同時會產生大量粉塵，且開采深度越深，上述問題越嚴重[3]。有毒有害氣體和粉塵輕則對井下工作人員的身體健康產生影響，嚴重時引發(fā)煤礦安全生產事故，威脅井下人員生命安全[4]。近年來我國出現(xiàn)的多起煤礦安全生產事故均與礦井環(huán)境中的瓦斯、CO、粉塵等存在關聯(lián)。所以有必要設計研究煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，對礦井中的環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測，保障煤礦安全[5]。本文基于ZigBee技術設計了安全監(jiān)控系統(tǒng)，并將其部署到煤礦生產實踐中，取得了很好的效果。

1 安全監(jiān)控系統(tǒng)整體方案設計

1.1 ZigBee技術概述

(1)ZigBee協(xié)議棧。ZigBee協(xié)議棧包含有多層結構，具體包含4個，分別為應用層、網(wǎng)絡層、控制層以及物理層，每個層級都具有其應有的功能，通過接入點實現(xiàn)不同層級之間的相互服務與支持[6]。ZigBee協(xié)議棧的主要結構如圖1所示。

圖1 ZigBee協(xié)議棧的主要結構Fig.1 Main structure of ZigBee protocol stack

(2)ZigBee主要設備類型。ZigBee技術涉及的設備包含很多種類型，但在本文研究的安全監(jiān)控系統(tǒng)中，主要使用2種設備類型，分別為協(xié)調器設備和終端節(jié)點設備，上述兩種設備之間可以基于ZigBee無線技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸，在工業(yè)領域得到很廣泛的應用，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，確保數(shù)據(jù)不丟失[7]。……