基于无线数传电台的分布式煤矿瓦斯监测系统硬件架构的研究

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计与实现随着近年来煤矿事故频发，煤矿安全问题愈加受到人们的关注。

为了保证煤矿工人的生命安全，煤矿安全监测系统应运而生。

其中，基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统因其便捷、高效且易于部署而备受瞩目。

本文将介绍基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统的设计与实现。

一、系统结构基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统主要由以下几个模块组成：节点采集模块、无线传输模块、数据处理模块、数据存储模块和监控终端模块。

节点采集模块是系统的重要组成部分，主要负责采集各种环境参数，如温度、湿度、瓦斯等，通过传感器对这些参数进行检测，将数据发送至无线传输模块。

无线传输模块是将各节点采集到的信息通过无线方式传输给数据处理模块。

无线传输模块需要建设通信机制，确定传输协议、传输频率、信道复用、信号强度等，以确保数据的准确、稳定和高效传输。

数据处理模块主要完成数据过滤、数据分析、数据转发等工作。

数据处理模块可对采集到的数据进行各种操作，如过滤掉异常值、求取数据平均值等。

通过数据处理模块对数据进行预处理，可以大大提高数据处理的效率和准确性。

数据存储模块用于存储传感器采集到的数据，为数据的分析和挖掘提供数据源。

通过数据存储模块，可对历史数据进行分析，从而了解煤矿的生产情况和安全状况。

监控终端模块是控制中心或终端用户所使用的设备，用于接收数据，进行更深入分析和展示。

通过监控终端模块，用户可以实时监控煤矿环境和设备状态，并根据需要进行报警和处理。

二、系统实现基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统的实现主要包括以下几个方面：系统部署、节点选择、数据传输和数据处理。

系统部署方面，需要在煤矿现场选择合适的节点布置，并以煤矿现场的实际情况为基础对系统进行规划。

在节点的部署上，需要考虑不同环境条件下的节点数量和布置方式，以提高数据采集和传输效率。

节点的选择方面，需要对不同类型的传感器进行测试和比较，以确定采集数据的准确性和稳定性，同时也需要考虑节点的价格和供应情况等因素。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言矿井瓦斯是矿山安全的重要指标之一，有效监测矿井瓦斯对于保障矿山生产和员工安全具有重要意义。

传统的有线监测系统受制于安装维护难度大、可扩展性差等局限性，因此基于无线传感器网络的矿井瓦斯监测系统显得尤为重要。

本文将对基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究进行探讨。

二、系统设计（一）系统架构设计本系统采用无线传感器网络架构，包括传感器节点、网关节点以及上位机监控中心。

传感器节点负责实时监测矿井瓦斯浓度，网关节点负责数据的汇聚与传输，上位机监控中心则负责数据的处理与展示。

（二）传感器节点设计传感器节点是系统的核心部分，主要包含瓦斯浓度传感器、微处理器、无线通信模块和电源模块。

瓦斯浓度传感器负责实时监测瓦斯浓度，微处理器负责处理传感器的数据并控制无线通信模块进行数据传输，无线通信模块负责将数据传输至网关节点，电源模块则为整个节点提供电力支持。

（三）网关节点设计网关节点是连接传感器节点和上位机监控中心的桥梁，主要包含无线通信模块、有线通信模块、数据处理模块和存储模块。

网关节点负责接收传感器节点的数据并进行初步处理，然后通过有线通信模块将数据传输至上位机监控中心，同时也可以对数据进行存储以备后查。

（四）上位机监控中心设计上位机监控中心是整个系统的管理中心，主要包含数据处理模块、显示模块、控制模块和存储模块。

数据处理模块负责对接收到的数据进行处理和分析，显示模块负责将处理后的数据显示在屏幕上，控制模块负责发送控制指令以调整传感器节点的工作状态，存储模块则用于存储历史数据以供查询和分析。

三、系统实现与优化（一）硬件实现根据系统设计，完成传感器节点、网关节点及上位机监控中心的硬件制作与组装。

在制作过程中，需注意各模块的兼容性和稳定性，确保系统能够正常运行。

（二）软件实现软件部分主要包括无线通信协议的设计与实现、数据处理算法的编写以及上位机监控中心界面的设计。

基于ＺｉｇＢｅｅ的瓦斯无线监测系统硬件设计计算机监测系统硬件主要由本文提出了一种基于ZigBee的煤矿瓦斯无线监测系统的设计方案，系统主要包括ZigBee节点和zigBee基站节点，利用TI公司的MSP430F149和Cc2420架构zigBee节点。

ST公司的嵌入式ARM7芯片STR7710FZ2T6和CC2420架构ZigBee基站节点，该方案具有低功耗，低成本的特点引言随着计算机和无线通信技术的发展，计算机、无线通信技术已经开始应用于矿井安全和生产监测，广泛涉及到计算机应用技术、无线通信技术、传感器技术、信息传输技术、电气防爆技术、应用化学技术、控制技术、光纤技术和嵌入式技术等多种技术。

ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。

这些特点决定ZigBee技术非常适合应用在无线传感器网络中。

与现有的各种无线通信技术相比，ZigBee技术在功耗和成本上相对较低，有很大的优势。

本文研究设计的煤矿瓦斯无线监测系统就是基于ZigBee技术的无线传感器网络，用于实时监测矿井空气中的瓦斯浓度，实现系统的可靠性、便于安装性、低成本、节能和实际可行性，从而给煤矿生产工作的顺利进行提供一定的保障，为矿井的防灾、减灾以及提高生产效率方面发挥一定的作用。

煤矿瓦斯无线监测系统整体设计本系统是由多个自给供电的ZigBee节点组成的，每个ZigBee 节点都可以进行周围环境数据的采集、简单计算以及与其他节点及外界进行通信，从而使得众多的传感器可以通过协同工作进行高质量的传感，组成一个容错性较好的采集系统。

本系统主要包括ZigBee节点和ZigBee基站节点，整体系统结构见图1，其中ZigBee基站节点主要用于组合从各个传感器节点得到的数据以及负责与外界的通信，该节点基于嵌入式系统。

本系统采用部分网状(Partial Mesh)拓扑结构，其主要好处是每个节点的范围都成倍地扩大了，没有最大通信距离的限制，因为它所有的节点都被用作中继器或路由器。

基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统设计与关键技术研究基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统设计与关键技术研究随着煤矿安全问题的日益凸显，构建一种能够实时监测和预警煤矿安全状况的综合监控系统变得尤为重要。

无线传感器网络（WSN）作为一种信息采集和传输的重要技术手段，成为煤矿安全监控系统中的重要组成部分。

本文将探讨基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统的设计与关键技术研究。

首先，我们需要确定煤矿安全监控系统的功能需求。

煤矿安全监控系统需要实现对矿井内各项参数的实时监测和预警，包括温度、气体浓度、湿度、矿井内部的风速、瓦斯浓度以及地质构造等。

系统需要能够实时获取这些信息，并通过预警系统及时发出警报。

另外，系统还需要能够对矿工的行为进行监测，以及对矿井内的设备和工具进行管理。

其次，我们需要设计一种合理的无线传感器网络拓扑结构。

在煤矿环境下，信号传输具有复杂的高强度射线干扰、传输距离短以及信号衰减等特点。

因此，选择合适的拓扑结构对于构建稳定可靠的无线传感器网络至关重要。

常用的拓扑结构包括星型、网状和树状结构等。

通过合理规划节点间的通信距离和传输带宽，可以更好地避免信号的干扰和丢失。

第三，我们需要确定合适的无线传感器节点的部署方案和参数设置。

在煤矿环境下，由于矿井特殊的地形、难以触及的地点以及复杂的矿井走向，需要合理地选择传感器节点的安装位置。

同时，需要根据实际情况对传感器节点的参数进行设置，包括传输功率、通信频率、传输速率等。

这些参数的合理设置可以提高传感器网络的传输质量和稳定性。

第四，我们需要开发一种高效可靠的数据传输协议。

由于煤矿环境中存在较多的信号干扰和随机噪声，传感器网络的数据传输往往会出现丢包或者错误情况。

因此，设计一种高效可靠的数据传输协议对于维持煤矿安全监控系统的正常运行非常重要。

协议需要具备自适应调整传输速率和自动重传机制等功能，以应对不同环境下的数据传输需求。

最后，我们需要开发一种智能化的数据分析和处理算法。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言矿井瓦斯是煤炭生产过程中潜在的重要危险源之一，有效的监测和管理对于确保煤矿安全生产具有重要意义。

然而，传统的有线传感器网络在矿井环境下存在着诸多问题，如安装布线困难、维护成本高、系统扩展性差等。

因此，本研究旨在设计并研究一种基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统，以提高煤矿的安全监测水平和系统运行效率。

二、系统设计（一）硬件设计1. 传感器节点：采用无线通信技术的瓦斯传感器节点，用于实时监测矿井内瓦斯的浓度和温度等参数。

传感器节点需具备体积小、低功耗、抗干扰能力强等特点。

2. 网关节点：负责收集传感器节点的数据，并通过无线方式将这些数据传输到主控中心。

网关节点需具有数据中继、数据融合等功能。

3. 主控中心：主控中心是整个系统的核心，负责接收、存储和分析网关节点传输的数据，实现对矿井瓦斯浓度的实时监控和预警。

（二）软件设计1. 通信协议：设计适用于无线传感器网络的通信协议，保证数据传输的实时性和可靠性。

通信协议需考虑数据包格式、通信方式、纠错机制等方面。

2. 数据处理与存储：对收集到的数据进行处理和分析，提取瓦斯浓度等关键参数，并实时存储和展示数据。

此外，系统应具备历史数据存储功能，方便后续分析和决策。

3. 用户界面：设计直观易用的用户界面，方便操作人员实时查看矿井瓦斯浓度、温度等参数，以及接收系统发出的预警信息。

三、系统实现（一）传感器节点的布置与优化根据矿井的实际环境和瓦斯分布情况，合理布置传感器节点，确保监测的全面性和准确性。

同时，通过优化传感器节点的布局和数量，降低系统成本和能耗。

（二）无线通信网络的构建与优化构建稳定的无线通信网络，实现传感器节点与网关节点之间的数据传输。

通过优化网络拓扑结构、信道分配和功率控制等手段，提高网络的稳定性和可靠性。

（三）主控中心的设计与实现主控中心采用高性能的计算机或服务器作为硬件平台，运行专门的监控软件实现数据的接收、存储和分析等功能。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，矿井安全监测系统逐渐成为保障矿工生命安全、提高生产效率的重要手段。

其中，瓦斯监测作为矿井安全的重要环节，其准确性和实时性对于预防瓦斯事故具有重要意义。

本文旨在设计并研究一种基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统，以提高矿井瓦斯监测的准确性和实时性。

二、系统设计概述本系统设计基于无线传感器网络（WSN）技术，通过在矿井内部署多个无线传感器节点，实现对瓦斯浓度的实时监测和传输。

系统主要由无线传感器节点、网关节点、上位机监控中心等部分组成。

三、系统设计细节1. 无线传感器节点设计无线传感器节点是本系统的核心部分，负责实时监测瓦斯浓度并将其传输至网关节点。

每个节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块。

传感器模块采用高精度的瓦斯传感器，用于实时监测瓦斯浓度。

数据处理模块负责对传感器数据进行处理和存储，以便后续分析和应用。

无线通信模块采用低功耗的无线通信技术，将数据传输至网关节点。

电源模块为节点提供稳定的电源供应。

2. 网关节点设计网关节点作为无线传感器网络与上位机监控中心的桥梁，负责将无线传感器节点的数据汇聚并传输至上位机监控中心。

网关节点包括无线通信模块、数据处理模块和有线通信模块。

无线通信模块与无线传感器节点进行通信，将数据汇聚至网关节点。

数据处理模块对数据进行处理和存储，以便后续分析和应用。

有线通信模块将数据传输至上位机监控中心。

3. 上位机监控中心设计上位机监控中心是本系统的核心管理部分，负责对无线传感器网络进行配置和管理，并对瓦斯浓度数据进行实时监测和分析。

上位机监控中心包括数据接收模块、数据处理与分析模块、报警模块和用户界面模块。

数据接收模块负责接收网关节点传输的数据。

数据处理与分析模块对数据进行处理和分析，以便发现瓦斯浓度的异常变化。

报警模块在发现瓦斯浓度超过安全阈值时，及时发出报警信息。

用户界面模块提供友好的用户界面，方便用户对系统进行配置和管理。

[4]　GARCIA E A,FRAN K P M.On the Relationshipbetween Observer and Parameter Identification BasedApproaches to Fault Detection[C].Proc.of IFACWord Congress,USA,1996:25～29.[5]　叶　昊,王桂增,方崇智.小波变换在故障测检中的应用[J].自动化学报,1997,23(6):736～741.[6]　QIAN Yu,L I Xiuxi,J IAN G Yangrong,et al.AnExpert System for Real2time Fault Diagnosis of Com2 plex Chemical Processes[J].Expert System withApplication,2003(4):425～432.[7]　刘洪刚,吴建军,陈启智.基于模型的定性推理故障诊断方法的研究[J].系统工程与电子技术,2002,24(6):8～9.[8]　王　东,刘怀亮,徐国华.案例推理在故障诊断系统中的应用研究[J].计算机工程,2003,29(12):10～12.[9]　ZHAN G Wenxiu,WU Weizhi,J IAN G Jiye,et al.Rough Set Theory and Method[M].Beijing:SciencePress,2001.[10]　国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2001.　第1期　2007年2月工矿自动化　Industry and Mine Automation　No.1　Feb.2007　文章编号:1671-251X(2007)01-0005-04煤矿瓦斯监测无线传感器网络系统的研究3王　建,　王汝琳,　王学民,　何晨玲(中国矿业大学(北京校区),北京　100083) 摘要:针对矿井瓦斯事故频发、现有矿井瓦斯监测有线通信系统急需向无线通信系统改进的实际情况,文章提出了将分布于井下的所有瓦斯传感器节点纳入一个智能化、结构灵活的无线网络系统,组成以传感器节点为依托的层次化且具有本安特性的瓦斯传感器网络系统。

基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的设计摘要: 为了满足煤矿瓦斯监测的需要, 开发了一种基于无线传感器网络的智能化瓦斯监测系统。

该系统采用数字瓦斯传感器实时检测瓦斯, 提高了测量精度; 采用无线传感器网络, 避免了其它无线通信技术高功耗的缺点。

关键词: 煤矿；瓦斯监控；数字瓦斯传感器；无线传感器网络；A VR 单片机Abstract:In order to meet the need of coal mine gas monitoring, development of a wireless sensor network based on the intelligent gas monitoring system. The system uses digital gas sensor for real-time detection of the gas, improves the measurement accuracy; the use of wireless sensor network, to avoid other wireless communication technologies of high power consumption.Key words: Coal mine Gas monitoring Digital gas sensor Wireless sensor networkA VR single chip microcomputer1 系统硬件设计该系统主要由流量传感器节点和汇聚节点 2 个部分组成，流量传感器节点负责传感器的数据采集以及将采集到的数据发送给汇聚节点，汇聚节点负责控制子节点的数据采集和发送，并且负责将各个子节点的采集数据发送给嵌入式计算机。

系统硬件原理如图 1 所示。

1.1 微处理器模块系统采用AT mega128L 单片机作为节点的微处理器。

AT mega128L 采用精简指令集(RISC) 结构,加上哈佛总线的存储器结构、两级流水线指令结构、单周期指令等技术, 大大提高了系统运行的效率。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言在矿山生产过程中，瓦斯浓度的监测至关重要。

它不仅是矿山安全生产的重要保障，还是预防瓦斯爆炸事故的有效手段。

随着无线传感器网络（WSN）技术的发展，将无线传感器网络应用于矿井瓦斯监测系统已经成为当前研究的热点。

本文将介绍基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究，为矿井安全生产提供有力的技术支持。

二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现矿井内瓦斯浓度的实时监测、数据传输、预警与控制。

具体包括以下几个方面：1. 实现矿井内瓦斯浓度的实时监测，确保数据准确、可靠。

2. 通过无线传感器网络实现数据的高效传输，降低有线传输的成本与复杂性。

3. 具备瓦斯浓度超标预警功能，及时发现瓦斯浓度异常情况。

4. 实现远程监控与控制，方便管理人员对矿井进行实时监控与管理。

三、系统架构设计本系统采用分层架构设计，主要包括感知层、网络层与应用层。

1. 感知层：通过布置在矿井内的无线传感器节点实时采集瓦斯浓度数据。

传感器节点具备低功耗、高灵敏度等特点，可实现24小时不间断监测。

2. 网络层：通过无线通信技术将传感器节点采集的数据传输至数据中心。

本系统采用基于ZigBee等无线通信技术的无线传感器网络，实现数据的快速、可靠传输。

3. 应用层：对收集到的瓦斯浓度数据进行处理、分析与存储，并实现瓦斯浓度超标预警、远程监控与控制等功能。

四、系统实现技术1. 无线传感器节点设计：采用低功耗、高灵敏度的瓦斯传感器，实现24小时不间断监测。

同时，节点具备自组织、自配置等特点，可自动形成无线传感器网络。

2. 无线通信技术：采用基于ZigBee等无线通信技术的无线传感器网络，实现数据的快速、可靠传输。

同时，为确保数据传输的安全性，采用加密技术对数据进行加密处理。

3. 数据处理与分析：对收集到的瓦斯浓度数据进行处理、分析与存储，采用数据融合、模式识别等技术提高数据的准确性与可靠性。

基于无线传感器网络的矿用瓦斯监控系统基于无线传感器网络的所有设计仪器仪表用户信号输入电压范围为0 5V,供电电源电压为单电源5V,数据采集电路如图3所示。

科研设计成果控制ADC选择输入模拟通道,并将模拟信号进行A/D转换,单片机采集数据后进行保存和数据处理,再通过串口通信送入计算机。

3.2 计算机端软件设计计算机端软件是软件部分的核心,其功能是多方面的,不仅负责采集数据的接收,还有对接收的数据进行处理和显示等功能。

为了便于程序的设计、连接和修改,各功能程序实行模块化。

利用NI公司的LabVIEW,经过设计可以得到如图6[6]所示的计算机端主界面。

图3 数据采集电路2.4 通讯电路计算机与外部的基本通讯方式有两种:并行通讯和串行通讯。

串行通讯较并行通讯传送速度慢,但连接简单,而且MCS 51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口,该串行口有4种工作方式,波特率可用软件设置,由片内的定时器、计数器产生,接收发送均可触发中断系统,使用十分方便。

对本设计而言,串行通讯速度完全能满足要求,因此本系统选用RS 232串口进行双机通讯。

MA_232和计算机接口电路如图4所示。

图6 计算机端主界面4 结论图4 通讯电路3 系统软件设计软件设计包括单片机端程序和计算机端程序,总体思想是:采用模块化设计方法进行设计和调试。

根据编制的程序进行控制,自动完成逻辑判断以及测试。

根据系统的要求,系统的大部分功能都以硬件为基础,通过汇编语言和G语言编程实现[5],本设计软件主要实现单片机与上位PC机进行通讯及控制A/D转换器进行数据采集和计算机端主界面控制显示最终数据。

3.1 单片机端软件设计单片机是硬件部分的核心,其功能是多方面的,不仅有单片机本身的工作,还有A/D转换器的控制与计算机的串行通信控制等。

本文介绍的基于虚拟仪器的室内环境监测系统,通过对传感器检测到的信号进行A/D转换,实现了室内温度、湿度、光强的监测。

由于此设计由各个单元模块化组合,所以适合移植或构建到其它系统中,还可以根据需要修改子程序,灵活性较好[7]。

基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的设计
魏宁;尹洪胜;刘秀荣;华钢
【期刊名称】《工矿自动化》
【年(卷),期】2010(036)001
【摘要】为了满足煤矿瓦斯监测的需要,开发了一种基于无线传感器网络的智能化瓦斯监测系统.该系统采用数字瓦斯传感器实时检测瓦斯,避免了普通传感器需进行A/D转换的复杂性,提高了测量精度;采用无线传感器网络,克服了有线传感器网络的局限性,避免了其它无线通信技术高功耗的缺点.文章详细介绍了系统的硬件和软件设计,并给出了测试结果.
【总页数】4页(P70-73)
【作者】魏宁;尹洪胜;刘秀荣;华钢
【作者单位】中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学图书馆,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TD76
【相关文献】
1.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统探析 [J], 高穆
2.基于无线传感器网络的瓦斯监测系统设计实现 [J], 张莉
3.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统 [J], 赵俊
4.基于无线传感器网络瓦斯监测系统设计 [J], 吕振;董璞
5.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统 [J], 陈代伟;王雷;孟凡猛;钱正峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言随着煤矿开采的深入发展，矿井瓦斯事故的频繁发生已成为严重的安全隐患。

因此，对于矿井瓦斯的有效监测和预警成为了矿井安全生产的重要一环。

传统矿井瓦斯监测系统通常采用有线传输方式，但这种方式存在布线复杂、维护困难、易受环境影响等问题。

随着无线传感器网络（WSN）技术的不断发展，其低功耗、高可靠性、灵活布网等特点为矿井瓦斯监测提供了新的解决方案。

本文旨在设计并研究基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统，以提高矿井安全监测的效率和准确性。

二、系统设计（一）系统架构设计本系统主要由无线传感器网络、数据传输模块、数据处理与分析中心、用户界面四个部分组成。

其中，无线传感器网络负责实时采集矿井内的瓦斯浓度等数据；数据传输模块将采集到的数据传输至数据处理与分析中心；数据处理与分析中心对接收到的数据进行处理和分析，并将结果通过用户界面展示给用户。

（二）无线传感器网络设计无线传感器网络是本系统的核心部分，由多个分布式的传感器节点组成。

每个传感器节点都具备数据采集、处理和无线通信功能。

节点之间通过自组织的方式形成网络，实现数据的实时传输。

为了提高系统的可靠性和稳定性，我们采用了多跳通信和冗余设计，确保数据能够准确、及时地传输到数据处理与分析中心。

（三）数据处理与分析中心设计数据处理与分析中心是本系统的核心处理单元，负责接收无线传感器网络传输的数据，并进行实时处理和分析。

该中心采用高性能的处理器和存储设备，确保数据处理的速度和准确性。

同时，我们还采用了数据挖掘和模式识别等技术，对瓦斯浓度数据进行深度分析，实现瓦斯浓度的预测和预警。

（四）用户界面设计用户界面是本系统的交互部分，用于展示数据处理与分析中心的处理结果。

我们采用了直观、友好的界面设计，使用户能够方便地查看矿井瓦斯的实时浓度、历史数据和预警信息。

同时，我们还提供了数据报表和曲线图等功能，帮助用户更好地了解矿井瓦斯的状况。

基于无线传感的煤矿井下瓦斯监测系统的设计瓦斯爆炸是煤礦发生的主要事故，危害和后果极大。

基于此，本文设计了基于Zigbee无线传感技术的煤矿井下瓦斯监测系统。

该系统采用红外低浓度瓦斯传感器和温湿度传感器，将采集的物理信号通过Zigbee无线传感技术传输到地面，地上采用GPRS技术将数据传输给地面数据中心，由数据集散控制中心对传输过来的数据进行处理和分析，从而快速做出判断，并进行相应的突发应急处理。

标签：煤矿井下瓦斯监测人员定位无线传感一、瓦斯监测和人员定位系统设计的意义井下事故不发生则以，一旦发生就是大事故，尤其瓦斯爆炸所引起的事故后果是非常严重的，所以如果能对瓦斯浓度进行有效监测，利用物联网大数据技术进行瓦斯浓度的大数据预警预测，在危险事故发生前期就能提前预测大概率发生事故，可以有效避免瓦斯爆炸事故的发生，大大降低井下事故发生率。

目前常规做法是通过有线电缆进行井下勘测节点与地上指挥中心的通信来进行瓦斯监测，同时也可以采集井下的温度和湿度等信息。

但是这样做，网络结构比较复杂，容易出错不说还大大增加了系统成本；此外，因为采用较老的连接方式，所以已经不适应煤矿日趋变化的情况；如果有一小段网络断开，整个网络就不好使了。

二、系统总体方案及工作原理系统主要分为地上和地下两部分监控系统，井下监测主要负责对井下瓦斯浓度进行实时采集和信号数据的传递，地上监控中心主要负责对井下传来的采集信息进行实时管理、分析、控制，瓦斯监测系统结构框图如图1所示。

图1 瓦斯监测系统结构框图在井下布设N个节点，瓦斯监测传感器对井下瓦斯浓度进行实时采集，由瓦斯传感器、温度传感器、湿度传感器采集煤矿地面下瓦斯浓度、温度和湿度的数据，基于ZigBee无线传输技术将采集到的信息传递给地上指挥中心。

指挥中心对传送来的数据进行分析和处理，根据监测过来的温湿度数据和瓦斯浓度数据发出控制信号。

此外，采用GPRS技术将来自于井下的瓦斯浓度数据和温湿度传感数据传送给控制中心，实现井下和地上两个系统之间的数据传输。

基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统设计无线传感器网络技术的快速发展为煤矿安全监管系统的设计提供了新的可能。

传统的煤矿安全监管系统主要依赖于人工巡检和有线传感器设备，这种监管方式存在许多局限性和隐患。

基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统利用无线传感器节点和数据传输技术，能够实现对煤矿环境参数的实时监测和数据采集。

本文将探讨基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统的设计要点和关键技术。

首先，基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统的设计需要考虑节点布局和网络拓扑。

节点布局是指如何合理地将无线传感器节点部署在煤矿各个区域，以实现全面的监测和覆盖。

在节点布局过程中，应该考虑到煤矿的地质条件、矿井的通风系统和瓦斯分布情况等因素，并结合煤矿的具体情况进行优化布置。

网络拓扑设计则是指如何构建一个高效可靠的无线传感器网络，使得数据能够稳定地传输到监控中心。

常见的网络拓扑结构有星型、树型、网状等，不同的拓扑结构适用于不同的煤矿情景，设计者需要根据具体情况进行选择。

其次，基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统设计需要考虑节点能量管理和数据传输协议。

由于无线传感器节点的能量有限，节点能量管理成为系统设计的重要问题。

设计者需要考虑如何延长节点的续航时间，可以采取的策略包括节点休眠策略、能量划分策略等。

此外，为了保障数据的准确传输，设计者需要选择合适的数据传输协议。

常用的数据传输协议有LEACH、SMACP等，这些协议不仅能够保障数据的稳定传输，还可以节省节点能量，提高系统的可靠性。

再次，基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统设计需要考虑数据处理与分析。

煤矿安全监管系统采集到的数据庞大而复杂，如何高效地处理和分析这些数据成为系统设计的难点。

设计者可以采用数据挖掘和机器学习等技术，对采集到的数据进行分类、预处理和分析，从而实现对煤矿安全状态的自动识别、预警和报告。

此外，为了提高系统的实时性，设计者还可以引入分布式数据处理和边缘计算等技术，将数据处理的部分任务分配给节点进行处理，减轻监控中心的负担，提高系统的响应速度。

技术平台术进行应用的过程中，极大地提升了企业的生产力，将进一步为我国工业生产的全面发展做出重要贡献。

4 结束语综上所述，近年来，世界经济一体化进程加快，我国在积极参与国际竞争的过程中，意识到技术创新的重要性。

在这种情况下，新时期我国相关领域应加大对测控技术以及仪器智能化技术的研究力度，从我国市场发展的特点入手，有针对性的对相关技术进行创新，才能够促使我国逐渐成为具有实力的技术强国。

参考文献：［1］宋爱国,吴涓,崔建伟等.测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索［J］.中国大学教学,2014 （1）:41-43.基于无线移动技术的煤矿井下瓦斯监测系统刘永刚（中平信息技术有限责任公司，河南 平顶山 467000）摘 要：瓦斯是古代植物在堆积成煤炭的过程初期，由纤维素和有机质在厌氧菌的作用下，分解而成无色、无味的气体，当在井下进行采煤作业时，达到一定的浓度后，就会使人缺氧而窒息，甚至发生燃烧或爆炸。

本文中介绍的无线移动瓦斯监测系统，可以将井下移动的便携式检查仪进行联网，通过人员的移动不断地监控各个区域、各个时间节点的瓦斯浓度，并将数据自动上传至主计算机，当出现瓦斯超标时，计算机就会自动闭锁进行控制，或者发出警报，通过煤矿井下无线移动瓦斯监测系统的分析，阐述其优缺点，为实现煤矿技术型创新提供一定的参考。

关键词：煤矿井下；无线移动；瓦斯监测系统瓦斯是威胁煤矿安全生产的关键问题之一。

据不完全统计，我国的高瓦斯矿井占全体矿井的50%左右，瓦斯事故所造成的人员伤亡总人数，占矿难总伤亡人数的60%以上，并且在所有矿难中，瓦斯事故几乎接近于七成，因此所有煤矿的瓦斯监控，都是煤矿安全管理部门的核心监控项目，是所有安全工作中最重要的组成部分。

在实际生产过程中，为了实时监测煤矿井下的瓦斯浓度，各个煤矿采用了各种瓦斯监控的方法，用以保证井下正常的生产活动。

1 传统瓦斯监控系统存在的问题及不足传统的瓦斯监控系统主要分为两大类：一类是固定式监控，所采用的检测设备是瓦斯传感器；另一类是移动式监控，所采用的监测设备为个人便携式瓦检仪。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，矿井安全问题日益突出，其中瓦斯积聚是导致矿井事故的重要原因之一。

因此，建立一套高效、可靠的矿井瓦斯监测系统对于保障矿工生命安全和矿井生产具有重要意义。

本文将重点介绍基于无线传感器网络的矿井瓦斯监测系统的设计与研究，以期为相关领域的研发与应用提供有益的参考。

二、系统设计目标本系统设计的主要目标包括：1. 实时监测矿井内瓦斯浓度，确保瓦斯浓度在安全范围内；2. 通过无线传感器网络实现数据的实时传输与共享，提高信息传递效率；3. 具备高可靠性、低功耗、易扩展等特点，以适应矿井复杂环境；4. 具备智能分析与预警功能，为矿井安全管理提供有力支持。

三、系统架构设计本系统采用无线传感器网络技术，主要包括传感器节点、网关节点、数据中心等部分。

其中，传感器节点负责实时监测瓦斯浓度，并将数据通过无线方式传输至网关节点；网关节点负责数据的汇聚与转发，将数据传输至数据中心；数据中心负责数据的存储、分析与预警。

四、传感器节点设计传感器节点是本系统的核心部分，主要包括瓦斯浓度传感器、微处理器、无线通信模块等。

其中，瓦斯浓度传感器负责实时监测瓦斯浓度，微处理器负责数据处理与控制，无线通信模块负责数据的传输。

传感器节点采用低功耗设计，以延长其在矿井环境中的使用寿命。

五、无线传感器网络设计无线传感器网络是本系统的数据传输核心，采用星型拓扑结构，通过网关节点实现数据的汇聚与转发。

网络采用跳频通信技术，以提高抗干扰能力；同时，采用数据加密技术，确保数据传输的安全性。

此外，网络具备自组织、自修复等特点，以适应矿井复杂环境。

六、数据中心设计数据中心负责数据的存储、分析与预警。

数据中心采用云计算技术，实现数据的集中存储与处理；同时，具备大数据分析功能，能够对瓦斯浓度数据进行深度分析，为矿井安全管理提供有力支持。

预警功能则根据瓦斯浓度数据及历史数据，预测瓦斯浓度变化趋势，及时发出预警信息，以保障矿工生命安全。

基于无线传输技术的新型煤矿瓦斯监控系统设计摘要：本论文基于无线传输技术，针对煤矿瓦斯监控系统的现有问题进行了研究与设计。

通过对煤矿瓦斯监测的需求分析，确定了系统的功能与性能要求。

采用无线传输技术，设计了一种新型的煤矿瓦斯监控系统，实现了数据的实时传输与监测。

该系统具有高效、稳定、灵活等特点，能够准确地监测煤矿瓦斯的浓度并及时发出报警。

通过实验验证了系统的可行性和有效性。

本研究为煤矿瓦斯监控系统的改进与升级提供了一种新的思路和方法。

关键词：无线传输技术；煤矿瓦斯监控系统；系统改进引言煤矿瓦斯事故是煤矿安全的主要威胁之一，因此研发高效可靠的瓦斯监控系统具有重要意义。

本论文基于无线传输技术，旨在解决现有煤矿瓦斯监控系统存在的问题。

通过对煤矿瓦斯监测需求的分析，确定了系统功能与性能要求，并设计了一种新型的煤矿瓦斯监控系统，实现了数据的实时传输与监测。

该系统具有高效、稳定、灵活等特点，能够准确地监测煤矿瓦斯的浓度并及时发出报警。

通过实验验证了系统的可行性和有效性。

本研究为煤矿瓦斯监控系统的改进与升级提供了一种新的思路和方法。

1.煤矿瓦斯监控系统的现有问题目前，煤矿瓦斯监控系统存在一些问题。

传统有线监控系统布线复杂，安装和维护成本高。

有线传输受限于布线距离和环境条件，无法实现远程监测。

传统系统的数据采集和传输速度慢，无法满足实时监测需求。

传统系统对于异常情况报警反应较慢，无法及时预警，增加了矿工的安全风险。

传统系统缺乏灵活性和可扩展性，无法适应不同矿井的特殊需求。

因此，需要设计一种新型的煤矿瓦斯监控系统，采用无线传输技术，解决上述问题，提高煤矿瓦斯监控系统的效率和安全性。

2.无线传输技术在煤矿瓦斯监控系统中的应用2.1无线传输技术的概述无线传输技术是一种通过无线信号传输数据的技术。

它不依赖于有线连接，可以实现远距离的数据传输和通信。

无线传输技术包括无线电、红外线、蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等多种技术，每种技术都有其特定的应用场景和优势。

《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，矿井安全监测系统在保障矿工生命安全、提高矿山生产效率方面发挥着越来越重要的作用。

瓦斯作为矿井安全的重要指标之一，其监测的准确性和实时性直接关系到矿井的安全生产。

传统的有线传感器网络在矿井瓦斯监测中存在布线困难、维护成本高等问题。

因此，本研究基于无线传感器网络技术，设计了一种新型的矿井瓦斯监测系统，旨在提高瓦斯监测的准确性和实时性，保障矿井的安全生产。

二、系统设计1. 整体架构设计本系统主要由无线传感器网络、数据传输模块、数据处理与分析模块、报警与控制模块等部分组成。

无线传感器网络负责实时监测矿井内的瓦斯浓度，数据传输模块将监测数据传输至数据处理与分析模块，报警与控制模块根据分析结果进行报警和控制系统操作。

2. 无线传感器网络设计无线传感器网络是本系统的核心部分，由多个分布式的传感器节点组成。

每个传感器节点都具有瓦斯浓度检测功能，并能通过无线通信方式将数据传输至数据中心。

传感器节点采用低功耗设计，以保证其长期稳定运行。

3. 数据传输与处理模块设计数据传输模块采用可靠的无线通信技术，将传感器节点采集的瓦斯浓度数据传输至数据中心。

数据处理与分析模块对接收到的数据进行处理和分析，包括数据滤波、数据融合、趋势预测等，以提高数据的准确性和可靠性。

4. 报警与控制模块设计报警与控制模块根据数据处理与分析模块的结果，当瓦斯浓度超过安全阈值时，启动报警系统，并自动或手动控制相关设备，如通风设备、排烟设备等，以降低瓦斯浓度，保障矿井安全。

三、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括传感器节点、数据传输设备、数据中心等。

传感器节点采用低功耗、高精度的瓦斯检测芯片，数据传输设备采用可靠的无线通信技术，以保证数据的实时传输。

数据中心负责数据的存储、处理和分析。

2. 软件实现软件部分主要包括无线传感器网络的组网算法、数据传输协议、数据处理与分析算法、报警与控制策略等。