主页 > 软硬件结合 > 煤矿瓦斯预警系统
瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体,有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体,难溶于水,扩散性较空气高。瓦斯无毒,但浓度很高时,会引起窒息。
把瓦斯传感器技术、嵌入式单片机技术以及无线传感网络技术结合在一起,可以克服目前矿井瓦斯监测系统存在的缺点,实现高性能的矿井瓦斯预警系统。
1 系统构建
  瓦斯灾害预警系统由瓦斯传感器检测模块、无线射频模块、监控中心上位机等组成[2]。系统框图如图1所示,沿矿井巷道每隔30-50m,在巷道顶部安装一个无线传感网网络汇聚节点,在网络汇聚节点周围安装一些瓦斯传感器构成的流量传感器节点,另外,瓦斯安全检查人员可以携带一些动态的瓦斯传感器网络流量节点。整个系统由地面监控中心、固定及移动传感器节点组成。

2 系统硬件设计
  基于物联网的矿井瓦斯灾害预警系统网络节点由瓦斯传感器流量传感器节点和无线传感网络Zigbee汇聚节点构成[3]。瓦斯传感器节点采集巷道周围的瓦斯浓度并转换成数字量,通过无线网络将数据发送到巷道汇聚节点。汇聚节点接收瓦斯传感器节点的信息,同时将各个节点的数据发送到上级嵌入式系统上位机,以供应用层处理和显示数据。系统包括以下各部分电路。
电源模块:矿井工作面提供24V直流电源,电源模块采用开关电源芯片,在电压波动情况下,稳定输出流量传感器节点所需电源电压;微处理器模块采用高性能能低功耗51单片机,具备无线传感网络应用所需的主要功能;传感器模块采用电化学型催化元件传感器,元件工作稳定、测量精度较高;无线收发模块使用TI公司CC2430芯片,实现无线传感网络多点数据的采集、传输和组网功能。

3 系统软件设计
  本系统软件设计采用模块化的设计方法,整个程序包括主程序(汇聚节点、检测节点)、系统自检及初始化程序、A/D转换子程序、显示子程序等。所有的程序均采用C语言编写。该文只介绍汇聚节点以及检测节点程序设计思路。