基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統的製作方法

2023-05-17 20:35:36

專利名稱：基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，屬於煤礦安全生產技術領域。
背景技術：
據統計，我國煤礦礦井中的95%為井エ礦井，其中地質條件複雜、或極其複雜的礦井佔約36%。上述井エ礦井中，大、中型煤礦的平均開採深度為456米。開採深度超過1000米的礦井有8處，超過800米的有15處。而複雜地質條件和高的開採深度是產生礦井動力災害的最根本原因，這就導致了我國煤礦除常見的五大災害以外，動カ災害也非常嚴重。衝擊礦壓(巖爆)作為礦井動カ災害的主要表現形式，是ー種極具破壞性的突發災害，是影響煤礦安全生產的災害事故之一，也是世界範圍內地下開採普遍遇到的共同難題。近年來，煤巖電磁輻射效應的研究，無論在理論上還是應用研究方面，都取得了飛速的發展，特別是在地震方面用於預報地震，在礦山用於監測衝擊地壓和煤與瓦斯突出等煤巖動カ災害。而在煤礦礦井中，還沒有同時用於監測衝擊礦壓及瓦斯濃度的設備。

實用新型內容本實用新型是為了解決目前在煤礦礦井中，衝擊礦壓及瓦斯濃度不能被同時監測的問題，提供了一種基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統。本實用新型包括多個無線傳感器網絡節點，所述多個無線傳感器網絡節點組成Zigbee無線網絡，每個無線傳感器網絡節點包括電磁輻射傳感器、第一放大、濾波及A/D轉換電路、瓦斯氣體傳感器、第二放大、濾波及A/D轉換電路和Zigbee微處理器，每個無線傳感器網絡節點的電磁輻射傳感器用於採集該節點周圍的電磁輻射強度，該電磁福射傳感器的電磁福射強度信號輸出端連接第一放大、濾波及A/D轉換電路的模擬信號輸入端，第一放大、濾波及A/D轉換電路的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器的電磁福射強度信號輸入端；該無線傳感器網絡節點的瓦斯氣體傳感器用於採集該節點周圍的瓦斯濃度，該瓦斯氣體傳感器的瓦斯濃度信號輸出端連接第二放大、濾波及A/D轉換電路的模擬信號輸入端，第二放大、濾波及A/D轉換電路的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器的瓦斯濃度信號輸入端；所述Zigbee微處理器是內部帶有Zigbee無線通信單元的Zigbee微處理器。每個無線傳感器網絡節點還包括存儲器，存儲器的數據信號輸入輸出端連接該無線傳感器網絡節點的Zigbee微處理器的數據信號輸出輸入端。每個無線傳感器網絡節點還包括電源，所述電源用於給電磁輻射傳感器、第一放大、濾波及A/D轉換電路、瓦斯氣體傳感器、第二放大、濾波及A/D轉換電路和Zigbee微處理器提供工作電源。所述Zigbee微處理器的型號為MC13213。[0012]本實用新型的優點是本實用新型可用於監測煤礦礦井中衝擊地壓及瓦斯濃度等煤巖動カ災害，它實現了對煤礦礦井衝擊礦壓及瓦斯濃度的同時監測。本實用新型通過對煤巖電磁輻射量的強弱的監測，達到對礦井深部和地質條件複雜礦井衝擊地壓的預警。同時利用電磁輻射和瓦斯濃度的耦合關係，對瓦斯濃度進行監測，提高了衝擊地壓監測的精度，並達到了對瓦斯濃度安全預警的目的。

圖I為本實用新型的通信方式示意圖； 圖2為每個無線傳感器網絡節點的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式包括多個無線傳感器網絡節點1，所述多個無線傳感器網絡節點I組成Zigbee無線網絡，每個無線傳感器網絡節點I包括電磁輻射傳感器11、第一放大、濾波及A/D轉換電路12、瓦斯氣體傳感器13、第二放大、濾波及A/D轉換電路14和Zigbee微處理器15，每個無線傳感器網絡節點I的電磁輻射傳感器11用於採集該節點周圍的電磁輻射強度，該電磁福射傳感器11的電磁福射強度信號輸出端連接第一放大、濾波及A/D轉換電路12的模擬信號輸入端，第一放大、濾波及A/D轉換電路12的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器15的電磁福射強度信號輸入端；該無線傳感器網絡節點I的瓦斯氣體傳感器13用於採集該節點周圍的瓦斯濃度，該瓦斯氣體傳感器13的瓦斯濃度信號輸出端連接第二放大、濾波及A/D轉換電路14的模擬信號輸入端，第二放大、濾波及A/D轉換電路14的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器15的瓦斯濃度信號輸入端；所述Zigbee微處理器15是內部帶有Zigbee無線通信單元的Zigbee微處理器。本實施方式所述的基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統在使用時，將多個無線傳感器網絡節點I分布於礦井中相應的定位點處，根據預設的定位點，即可判斷出產生預警信號的無線傳感器網絡節點I所在礦井中的位置，進而實現對事故地點的定位。當衝擊地壓發生時，在含瓦斯的煤巖中，瓦斯濃度會急劇增加，電磁輻射量增強，因此，衝擊地壓的發生，往往與電磁輻射量和瓦斯濃度成正比，因此，本實施方式通過對電磁輻射量和瓦斯濃度的同時檢測，提高了礦井安全監測的精度。
具體實施方式
ニ 下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進ー步說明，每個無線傳感器網絡節點I還包括存儲器16，存儲器16的數據信號輸入輸出端連接該無線傳感器網絡節點I的Zigbee微處理器15的數據信號輸出輸入端。
具體實施方式
三下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一或ニ的進ー步說明，每個無線傳感器網絡節點I還包括電源17，所述電源17用於給電磁輻射傳感器11、第一放大、濾波及A/D轉換電路12、瓦斯氣體傳感器13、第二放大、濾波及A/D轉換電路14和Zigbee微處理器15提供工作電源。
具體實施方式
四下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一、ニ或三的進ー步說明，所述Zigbee微處理器15的型號為MC13213。所述型號為MC13213的Zigbee微處理器15同時具有數據控制及Zigbee無線通信的功能，它內部集成有數據控制模塊和Zigbee無線通信模塊，數據控制模塊用於採集第ー放大、濾波及A/D轉換電路12和第二放大、濾波及A/D轉換電路14輸出的信號，並與存儲器16之間進行數據交換；Zigbee無線通信模塊用於實現多個無線傳感器網絡節點I之 間的無線通信。
權利要求1.一種基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，其特徵在於它包括多個無線傳感器網絡節點(I)，所述多個無線傳感器網絡節點(I)組成Zigbee無線網絡，每個無線傳感器網絡節點⑴包括電磁輻射傳感器(11)、第一放大、濾波及A/D轉換電路(12)、瓦斯氣體傳感器(13)、第二放大、濾波及A/D轉換電路(14)和Zigbee微處理器(15)， 每個無線傳感器網絡節點(I)的電磁輻射傳感器(11)用於採集該節點周圍的電磁輻射強度，該電磁福射傳感器(11)的電磁福射強度信號輸出端連接第一放大、濾波及A/D轉換電路(12)的模擬信號輸入端，第一放大、濾波及A/D轉換電路(12)的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器(15)的電磁福射強度信號輸入端； 該無線傳感器網絡節點(I)的瓦斯氣體傳感器(13)用於採集該節點周圍的瓦斯濃度，該瓦斯氣體傳感器(13)的瓦斯濃度信號輸出端連接第二放大、濾波及A/D轉換電路(14)的模擬信號輸入端，第二放大、濾波及A/D轉換電路(14)的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器(15)的瓦斯濃度信號輸入端； 所述Zigbee微處理器(15)是內部帶有Zigbee無線通信單元的Zigbee微處理器。
2.根據權利要求I所述的基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，其特徵在於每個無線傳感器網絡節點(I)還包括存儲器(16)，存儲器(16)的數據信號輸入輸出端連接該無線傳感器網絡節點(I)的Zigbee微處理器(15)的數據信號輸出輸入端。
3.根據權利要求I所述的基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，其特徵在於每個無線傳感器網絡節點(I)還包括電源(17)，所述電源(17)用於給電磁輻射傳感器(11)、第一放大、濾波及A/D轉換電路(12)、瓦斯氣體傳感器(13)、第二放大、濾波及A/D轉換電路(14)和Zigbee微處理器(15)提供工作電源。
4.根據權利要求1、2或3所述的基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，其特徵在於所述Zigbee微處理器(15)的型號為MC13213。
專利摘要基於Zigbee無線通信的衝擊礦壓及瓦斯濃度預警系統，屬於煤礦安全生產技術領域。它解決了目前在煤礦礦井中，衝擊礦壓及瓦斯濃度不能被同時監測的問題。它的每個無線傳感器網絡節點的電磁輻射傳感器的電磁輻射強度信號輸出端連接第一放大、濾波及A/D轉換電路的模擬信號輸入端，第一放大、濾波及A/D轉換電路的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器的電磁輻射強度信號輸入端；該無線傳感器網絡節點的瓦斯氣體傳感器的瓦斯濃度信號輸出端連接第二放大、濾波及A/D轉換電路的模擬信號輸入端，第二放大、濾波及A/D轉換電路的數位訊號輸出端連接Zigbee微處理器的瓦斯濃度信號輸入端。本實用新型用於煤礦環境監測。
文檔編號E21F17/18GK202441438SQ20122003514
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者任秋萍, 李大勇, 李勝波, 顧娟 申請人:黑龍江科技學院