一種基于wsn的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，尤其為一種基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，簡稱WSN)被列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。其在各行各業(yè)的應(yīng)用，如工業(yè)自動化、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、煤礦監(jiān)控智能家居等都帶動著新興短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的技術(shù)應(yīng)用到煤礦中是未來的趨勢，針對巷道而言，支巷道是最適合使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地方?；诖耍芯恳环N基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決目前巷道監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不高、不夠智能、成本高等缺點(diǎn)，提出一種基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，包括地面調(diào)度中心、骨干網(wǎng)、普通WSN節(jié)點(diǎn)、Sink節(jié)點(diǎn)、主巷道、支巷道與巷道分支處，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)均勻分布在支巷道上，所述Sink節(jié)點(diǎn)分布在巷道分支處，所述骨干網(wǎng)分布在主巷道上，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚至Sink節(jié)點(diǎn)，所述Sink節(jié)點(diǎn)通過有線的方式與骨干網(wǎng)相連接，所述骨干網(wǎng)與地面調(diào)度中心相連。
[0005]進(jìn)一步的，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0006]進(jìn)一步的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括前端設(shè)備、外部接口與傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括前置電路，CC2430，電源及電池管理電路以及調(diào)試接口。
[0007]進(jìn)一步的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用甲烷傳感器，所述甲烷傳感器使用載體催化傳感元件。
[0008]進(jìn)一步的，所述載體催化傳感原件包括工作元件與比較元件。
[0009]進(jìn)一步的，所述Sink節(jié)點(diǎn)為低功耗單片機(jī)PIC18F4620、電源及電池管理電路、存儲器、報(bào)警電路、本地顯示，CC2420以及接口電路組成。
[0010]優(yōu)選的，所述Sink節(jié)點(diǎn)為若干個(gè)，所述若干個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)輪換或者同時(shí)工作。
[0011]有益效果
[0012]本發(fā)明WSN作為一種新興的應(yīng)用型技術(shù)，具有體積小、成本低、功耗小和組網(wǎng)靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛的應(yīng)用也在改變著人們的生活。本系統(tǒng)滿足礦井巷道環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測的需求，根據(jù)礦井巷道地形的特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成，并克服了有線傳感器網(wǎng)絡(luò)的局限性，避免了其他無線通信技術(shù)高功耗的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)，具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的Sink節(jié)點(diǎn)硬件框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
[0016]結(jié)合圖1與圖2，一種基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，包括地面調(diào)度中心、骨干網(wǎng)、普通WSN節(jié)點(diǎn)、Sink節(jié)點(diǎn)、主巷道、支巷道與巷道分支處，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)均勻分布在支巷道上，所述Sink節(jié)點(diǎn)分布在巷道分支處，所述骨干網(wǎng)分布在主巷道上，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚至Sink節(jié)點(diǎn)，所述Sink節(jié)點(diǎn)通過有線的方式與骨干網(wǎng)相連接，所述骨干網(wǎng)與地面調(diào)度中心相連。
[0017]進(jìn)一步的，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0018]進(jìn)一步的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括前端設(shè)備、外部接口與傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括前置電路，CC2430，電源及電池管理電路以及調(diào)試接口。
[0019]進(jìn)一步的，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用甲烷傳感器，所述甲烷傳感器使用載體催化傳感元件。
[0020]進(jìn)一步的，所述載體催化傳感原件包括工作元件與比較元件。
[0021]進(jìn)一步的，所述Sink節(jié)點(diǎn)為低功耗單片機(jī)PIC18F4620、電源及電池管理電路、存儲器、報(bào)警電路、本地顯示，CC2420以及接口電路組成。
[0022]優(yōu)選的，所述Sink節(jié)點(diǎn)為若干個(gè)，所述若干個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)輪換或者同時(shí)工作。
[0023]本發(fā)明的工作原理與功能:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的技術(shù)應(yīng)用到煤礦中是未來的趨勢，針對巷道而言，支巷道是最適合使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地方。一般來說信息通常只能從分支巷道一頭接入井下主干網(wǎng)絡(luò)，這就形成了各種信息均向一邊流動的格局，造成信息流量統(tǒng)計(jì)具有不均勻性，呈現(xiàn)一頭小一頭大的棒槌式結(jié)構(gòu)。因此分支巷道中可以采用性能較低的WSN節(jié)點(diǎn)，普通WSN節(jié)點(diǎn)只需要完成數(shù)據(jù)的采集以及傳輸，而在巷道分支處，則可以采用多個(gè)性能較高的Sink節(jié)點(diǎn)輪換或者同時(shí)工作，增強(qiáng)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和收集支巷道其余節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)和所監(jiān)測的數(shù)據(jù)，并通過有線網(wǎng)絡(luò)接入骨干網(wǎng)。如圖1所示，支巷道的普通節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集瓦斯?jié)舛?，然后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚至Sink節(jié)點(diǎn)，Sink節(jié)點(diǎn)通過有線的方式和骨干網(wǎng)相連接。骨干網(wǎng)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的參數(shù)目標(biāo)信息發(fā)送到本地地面調(diào)度中心，地面調(diào)度中心根據(jù)收集到的參數(shù)目標(biāo)信息對礦井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)注意到礦井中各地段、區(qū)域的參數(shù)目標(biāo)的變化情況，對突發(fā)情況做出迅速的應(yīng)急反應(yīng)，根據(jù)準(zhǔn)確的定位技術(shù)，向危險(xiǎn)區(qū)域發(fā)出預(yù)警信號，實(shí)現(xiàn)控制中心對煤礦安全生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度。
[0024]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括地面調(diào)度中心、骨干網(wǎng)、普通WSN節(jié)點(diǎn)、Sink節(jié)點(diǎn)、主巷道、支巷道與巷道分支處，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)均勻分布在支巷道上，所述Sink節(jié)點(diǎn)分布在巷道分支處，所述骨干網(wǎng)分布在主巷道上，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚至Sink節(jié)點(diǎn)，所述Sink節(jié)點(diǎn)通過有線的方式與骨干網(wǎng)相連接，所述骨干網(wǎng)與地面調(diào)度中心相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述普通WSN節(jié)點(diǎn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括前端設(shè)備、外部接口與傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括前置電路，CC2430，電源及電池管理電路以及調(diào)試接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用甲烷傳感器，所述甲烷傳感器使用載體催化傳感元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述載體催化傳感原件包括工作元件與比較元件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Sink節(jié)點(diǎn)為低功耗單片機(jī)PIC18F4620、電源及電池管理電路、存儲器、報(bào)警電路、本地顯示，CC2420以及接口電路組成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Sink節(jié)點(diǎn)為若干個(gè)，所述若干個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)輪換或者同時(shí)工作。
【專利摘要】本發(fā)明基于WSN的井下巷道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，包括地面調(diào)度中心、骨干網(wǎng)、普通WSN節(jié)點(diǎn)、Sink節(jié)點(diǎn)、主巷道、支巷道與巷道分支處，普通WSN節(jié)點(diǎn)均勻分布在支巷道上，Sink節(jié)點(diǎn)分布在巷道分支處，骨干網(wǎng)分布在主巷道上，普通WSN節(jié)點(diǎn)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚至Sink節(jié)點(diǎn)，Sink節(jié)點(diǎn)通過有線的方式與骨干網(wǎng)相連接，骨干網(wǎng)與地面調(diào)度中心相連。本發(fā)明WSN作為一種新興的應(yīng)用型技術(shù)，具有體積小、成本低、功耗小和組網(wǎng)靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，其廣泛的應(yīng)用也在改變著人們的生活。本系統(tǒng)滿足礦井巷道環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測的需求，根據(jù)礦井巷道地形的特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成，并克服了有線傳感器網(wǎng)絡(luò)的局限性，避免了其他無線通信技術(shù)高功耗的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)，具有很好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】E21F17/18
【公開號】CN105587340
【申請?zhí)枴緾N201610144630
【發(fā)明人】路亮
【申請人】路亮
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月14日