基于ZigBee技術的礦井工作面移動式瓦斯監(jiān)測

1 引言
礦井瓦斯主要是在開采過程中溢出的，因此礦井工作面瓦斯含量最大，由于工作面工作條件十分惡劣，至今沒有設置瓦斯監(jiān)測裝置。

只是在回風巷設置了固定式瓦斯探頭。本文利用無線傳輸最新ZigBee技術研制出用于礦井人員攜帶或機載的移動式瓦斯傳感器，將工作面的瓦斯值傳輸到工作面端頭的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中，從而實現瓦斯源頭的實時監(jiān)測。本系統(tǒng)由移動式瓦斯傳感器與礦井瓦斯監(jiān)控分站以及地面中心組成，其設計遵循煤礦安全生產規(guī)程的有關規(guī)定執(zhí)行。

2 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)設計由移動式瓦斯傳感器、礦井瓦斯監(jiān)控分站、地面中心三部分組成。

其中，移動式瓦斯傳感器采集瓦斯信號，經過微弱信號放大電路，A／D轉換后由單片機存儲管理其數據。傳感器采用定時輸出、無線電發(fā)送方式。其核心電路由檢測橋路、放大電路、單片機、2.4 GHz發(fā)射電路組成。該傳感器有兩種供電模式，當裝置放置在采煤機上時由采煤機電源轉換后的直流電源供電；當由礦井工作人員便攜時，則由礦燈電源供電。傳感器將瓦斯信息從采掘點傳輸到礦井回風巷的端頭。在回風巷端頭設有瓦斯監(jiān)控分站。

監(jiān)控分站包括電力負荷控制和電子監(jiān)控電路。監(jiān)控分站的核心是嵌入式電路，該嵌入式電路外接2.4 GHz的傳輸模塊，實現無線信號的搜集與處理。當瓦斯超限時能夠發(fā)出控制信號，該控制信號控制聲光報警器發(fā)出報警信號，也可以控制工作面的供電系統(tǒng)，實施斷電。該電路還能實現電力負荷的監(jiān)測功能。

遍布整個礦井的網絡監(jiān)控站的信息可以傳到地面中心。地面中心的主要任務是實時顯示各個監(jiān)控點的瓦斯信息，供礦井調度實施生產指揮與調度。其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。