基于ZigBee技術的礦井工作面移動式瓦斯監測

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控系統中，從而實現瓦斯源頭的實時監測。本系統由移動式瓦斯傳感器與礦井瓦斯監控分站以及地面中心組成，其設計遵循煤礦安全生產規程的有關規定執行。

2 系統組成

本系統設計由移動式瓦斯傳感器、礦井瓦斯監控分站、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、無線電發送方式。其核心電路由檢測橋路、放大電路、單片機、2.4 GHz發射電路組成。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控分站。

監控分站包括電力負荷控制和電子監控電路。監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出控制信號，該控制信號控制聲光報警器發出報警信號，也可以控制工作面的供電系統，實施斷電。該電路還能實現電力負荷的監測功能。

遍布整個礦井的網絡監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控點的瓦斯信息，供礦井調度實施生產指揮與調度。其系統原理框圖如圖1所示。