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基于ZigBee技术的瓦斯气体浓度红外探测警报系统

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李若光 ， 张 驰， 马 超
（ 南京邮 电 大学通信 与信 息 工程 学 院 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要： 针 对 当前 甲烷传感 器技 术普遍存在 的 问题 ， 以及检 测条件 受环境 因素制 约 大， 甲烷 浓度检 测不标准 ， 操作
繁琐等状 况 ， 给 出了一种基 于红外吸收光谱技 术来测量矿 井 内瓦斯 气体 浓度 的设计 方案和 实现方 法． 采 用依 据 气 体分子红 外选择性 吸收理论的传感 器， 由差动放 大 电路将微 弱信 号放 大， 通过 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０模 块进行 数据 处理 ， 并将数
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Ｖｏ １ ． １１， Ｎｏ ． ２
２ ０ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ， ２ ０ １ ３
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ２ ５ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２—０ ０ ５ ７— ０ ５
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 的 瓦 斯 气 体 浓 度 红 外 探 测 警 报 系 统
第１ １卷第 ２期 南京 工 程 学 院 学 报 （自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
据 无 线 传 输 到 监 控 中心 ， 最终 实现 瓦斯 浓度 超 标 后 的 报 警 功 能 ． 关键词 ： 红外光谱 ； Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ； 报 警 系统 中图分类号 ： Ｔ Ｎ ９ ２ ， Ｔ Ｎ ２ １ ５
Ｔｈｅ Ａｌ ａ ｒ ｍ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎｅ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
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基于ZigBee技术的无线智能家用燃气报警系统

基于ZigBee技术的无线智能家用燃气报警系统

第 ｌ 卷 第 １ 期 ８ １
Ｖ０ ．８ １１
Ｎｏ １ｌ ．
电子设计 工程
Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ０年 １ 月 １
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ ０
基于 Ｚｇ ｅ 术的无线智能 家用燃 气报警 系统 ｉＢ ｅ技
Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｒ ｉ １０ ８ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｙ Ｈａｂｎ ５ ０ ０，Ｃｈｎ ｏ ｉａ）
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ZigBee无线传感器网络在瓦斯监测系统中的应用

ZigBee无线传感器网络在瓦斯监测系统中的应用

可 以 安 装 在煤 矿 工 人 的矿 灯 上 。
的经济 损失 ， 中瓦斯 事故就 占煤矿事故的 ７％… 其 ０ 。因此， 设计
一
种实时有效的井下瓦斯监控 系统 ， 非常必要。 Ｚｇ ｅ 是 一 组基 于 Ｉ Ｅ Ｓ ２ １ ． ｉＢ ｅ Ｅ Ｅ ０ ．５４无线标 准 研制 开发 的
有关组 网、 安全和应 用软件方面的通信技 术。它有 自己的无线
ＳＯＮ Ｇ — ｅ Ｚｈｉｙｕ
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软件 ２ １ 年第 ３ ０１ ２卷 第 ２期
Ｓ ｆ ａｅ ｏｔ ｒ ｗ
国际 Ｉ Ｔ传媒品牌
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ无线传 感器 网络在 瓦斯监测 系统 中的应用
宋志月
（ 中国矿 业大学 ，徐 州 ２ １０） ２０ ８
摘
要 ： 了提高矿井下 瓦斯检测 系统 的安全性和 稳定性 ， 用了基 于 Ｚ Ｂｅ 为 采 ｉ ｅ 的无线通信技术和基于 ＤＥ 算 法的无线传感器 ｇ ＥＨ
我们采用一种动态的 ， 能量有效的层次 分簇算法 （ Ｅ Ｈ）３ Ｄ Ｅ ［ｏ １
整个网络 由遍布于监测区的若干无线瓦斯检测节点组成 ， 在簇树 网络 中， 绝大 多数设备是 ＲＦ Ｄ设备 ， ＲＦ 而 Ｄ设备总是 作为簇树 的叶设备连接到 网络 中。任意一个 Ｆ Ｄ都 可以充当 Ｆ
ZigBee技术在煤矿瓦斯监测系统中的研究

ZigBee技术在煤矿瓦斯监测系统中的研究

ZigBee技术在煤矿瓦斯监测系统中的研究作者：陈江峰姚善化来源：《无线互联科技》2014年第12期摘要：瓦斯是影响煤炭行业安全生产的突出因素，为了保障矿工人员的工作环境，本文设计了以ZigBee技术为基础的井下瓦斯监测系统，该系统具有良好的可靠性、易操作性等优点。

关键词：瓦斯浓度过高是引起煤矿事故的主要原因，因此，实时了解井下瓦斯浓度是煤矿安全生产的一个重要因素。

目前，我国各大煤矿的瓦斯监测系统大多采用有线监测的方式，但这种方式布线复杂、维护成本较大，且如果监测系统的某一点发生故障，则整个网络就会失去控制。

基于这一点，利用ZigBee技术设计出一种无线网络通信系统，通过计算机和无线网络获得井下各模块的工作状态和数据，从某种意义上来说，促进了煤炭工业现代化的管理，减少了煤炭事故的发生，具有可靠性高、成本低、灵活性强等优点。

1 系统总体结构设计由于煤矿作业环境的特殊性，所以检测矿井空气中的瓦斯浓度是矿井安全的基础，以ZigBee网络为架构的无线监测系统，再其地面中心以下部分是由终端节点、路由器节点和协调器节点三部分组成，终端节点主要用来瓦斯数据的收集，然后传送给路由器节点层，协调器节点层对其接收到的数据信息进行总结，再连接主干网络控制中心接收传输的数据信息，实时监测到井下瓦斯浓度的状态，系统总体结构如图1所示。

2 系统硬件部分设计在本设计中，硬件电路主要有传感器模块和无线通信模块组成，在实际的应用中，通常把它们放到一个硬件电路上，因此，有利于提高系统的稳定性和准确性。

2.1 传感器模块电路本设计采用是应用电路简单、耗电低、体积小的KGS-20型可燃气传感器，瓦斯传感器的工作原理是在瓦斯的作用下是其热催化元件发生燃烧，导致阻值随着元器件的温度升高而增大，使电桥失去平衡引起桥路电压发生变化，由于该电压和瓦斯浓度成正比例关系，所以通过测量桥路电压就可以检测出瓦斯浓度值。

2.2 ZigBee无线通信模块设计采用基于无线SOC设计、内部集成了大量设计电路的CC2430作为系统方案的无线通信模块，并且集成了一颗8051微控制器和符合了IEEE802.15.4标准的2.4GHz RF射频收发器，可以实现数据信号的无线收发功能。

基于ZigBee技术的矿井工作面移动式瓦斯监测

基于ZigBee技术的矿井工作面移动式瓦斯监测

基于ZigBee技术的矿井工作面移动式瓦斯监测
1 引言矿井瓦斯主要是在开采过程中溢出的，因此矿井工作面瓦斯含量最大，由于工作面工作条件十分恶劣，至今没有设置瓦斯监测装置。

只是在回风巷设置了固定式瓦斯探头。

本文利用无线传输最新ZigBee 技术研制出用于矿井人员携带或机载的移动式瓦斯传感器，将工作面的瓦斯值传输到工作面端头的瓦斯监控系统中，从而实现瓦斯源头的实时监测。

本系统由移动式瓦斯传感器与矿井瓦斯监控分站以及地面中心组成，其设计遵循煤矿安全生产规程的有关规定执行。

2 系统组成
本系统设计由移动式瓦斯传感器、矿井瓦斯监控分站、地面中心三部分组成。

其中，移动式瓦斯传感器采集瓦斯信号，经过微弱信号放大电路，A／D 转换后由单片机存储管理其数据。

传感器采用定时输出、无线电发送方式。

其核心电路由检测桥路、放大电路、单片机、2.4 GHz 发射电路组成。

该传感器有两种供电模式，当装置放置在采煤机上时由采煤机电源转换后的直流电源供电；当由矿井工作人员便携时，则由矿灯电源供电。

传感器将瓦斯信息从采掘点传输到矿井回风巷的端头。

在回风巷端头设有瓦斯监控分站。

监控分站包括电力负荷控制和电子监控电路。

监控分站的核心是嵌入式电路，该嵌入式电路外接2.4 GHz 的传输模块，实现无线信号的搜集与处理。

当瓦斯超限时能够发出控制信号，该控制信号控制声光报警器发出报警信号，也可以控制工作面的供电系统，实施断电。

该电路还能实现电力负荷的监测功能。

遍布整个矿井的网络监控站的信息可以传到地面中心。

地面中心的主要任。