基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统

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基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计与实现

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Wi-Fi网络的煤矿安全生产监测系统设计

2020年第9期2020年9月煤矿安全生产对工作人员的生命安全、煤矿的稳定发展有着重大影响。

目前，中国大部分煤矿企业在矿井安全监测设备应用方面主要通过有线电缆进行数据传输，但随着矿井数量的增多、巷道的不断延伸，有线电缆的铺设难度加大，铺设成本渐渐增加，存在监测盲区。

此外，有线电缆在设备长期运行过程中容易因损耗而发生故障，致使对矿井局部区域失去监测功能[1-2]。

针对上述存在的问题，本文研究并设计一套基于Wi-Fi 网络的安全生产监测系统，终端节点监测设备配置无线Wi-Fi 模块，与无线AP （接入点）组成Wi-Fi 通信网络，实现了光纤以太网和无线Wi-Fi 技术的无缝结合，不仅可解决有线电缆布线难的问题，实现监测节点在井下的全覆盖，还具有抗干扰能力强、实时性好、性价比高等优点。

1煤矿安全生产监测系统总体架构与功能分析基于Wi-Fi 网络的煤矿安全生产监测系统总体架构如图1所示。

整个系统以光纤以太网为主干传输线，以Wi-Fi 无线网络为延伸，形成有线主干与无线终端相结合的通信传输方式。

系统由上位机监测平台、矿用网络交换机、无线AP 、Wi-Fi 无线终端、煤矿终端监测设备五大部分组成。

其中，上位机与矿用网络交换机之间采用光纤以太网有线方式进行信息传输，上位机负责对监测信息进行显示、存储，矿用本安交换机负责汇聚传输井下IP （网际互连协议）数据；无线AP 是Wi-Fi 网络的接入点，是Wi-Fi 无线终端与矿用交换机之间的无线传输中转站；终端监测节点设备负责对矿井工作环境进行实时监测，并将监测数据通过Wi-Fi 无线网络传输给井下AP ；无线AP 与多个Wi-Fi 无线终端组成井下无线网络，与多个终端监测设备相连，遍布井下各个地方。

图1基于Wi-Fi 网络的煤矿安全生产监测系统总体架构2终端监测节点设备硬件方案设计2.1硬件框图设计终端监测节点设备硬件框图如图2所示。

终端监测节点设备由微处理器、Wi-Fi 无线通信模块、串口通信模块、人机交互模块、声光报警模块及传感器检测模块收稿日期：2020-03-30作者简介：马水源，1983年生，男，山西长治人，2008年毕业于中国防卫科技学院信息安全专业，助理工程师。

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。

基于无线传感器网络的智能煤矿安全监测系统设计

基于无线传感器网络的智能煤矿安全监测系统设计无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络系统。

基于无线传感器网络的智能煤矿安全监测系统设计可以通过实时监测矿井中的环境参数，提供安全运营所需的数据，及时预警危险情况，保障矿工的生命安全与煤矿的正常运营。

本文将从系统架构、传感器选择、数据采集与传输、数据处理与分析等方面探讨智能煤矿安全监测系统的设计。

一、系统架构智能煤矿安全监测系统的设计需基于无线传感器网络的架构。

传感器节点通过无线通信将采集的数据发送到数据中心进行处理和分析。

系统架构包括传感器节点、无线通信网络和数据中心三部分。

1. 传感器节点：传感器节点是系统的核心组成部分，负责采集矿井环境的相关数据，常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、声音传感器等。

每个传感器节点都具有一定的计算和存储能力，并能通过无线方式与相邻的节点进行通信。

2. 无线通信网络：传感器节点通过无线通信建立起一个自组织、动态的网络。

通信网络可以采用Ad Hoc网络架构，每个节点具有独立的通信能力并可通过多跳传输将数据发送到目标节点，保证了数据在网络中的可靠传输。

3. 数据中心：数据中心负责接收传感器节点发送的数据，并进行处理、存储和分析。

数据中心可以部署在地面的控制中心，也可以通过云服务实现远程监测与管理。

数据中心的功能包括数据预处理、异常检测、数据存储和可视化展示等。

二、传感器选择传感器的选择是智能煤矿安全监测系统设计中的重要环节。

传感器应具备高精度、低功耗、可靠性强等特点，并能适应矿井环境的特殊要求。

1. 温度传感器：温度传感器用于实时监测矿井中的温度情况，判断是否存在火源或高温环境，及时采取措施以确保矿工的安全。

2. 湿度传感器：湿度传感器用于监测矿井中的湿度情况，及时发现积水等异常情况，预防煤与岩石的结露、滴水、迸裂引起的危险。

基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统

基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统煤矿安全一直是我国重点关注的领域，为了保障矿工的生命安全和维护煤矿的生产秩序，煤矿安全监测与预警系统的建设显得尤为重要。

基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统，以其高效便捷的特点，成为当前发展的主要方向。

一、系统概述基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统是一种集数据采集、传输、处理和预警于一体的系统。

系统由若干个传感器节点组成，这些节点分布在煤矿内不同地点，每个传感器节点负责采集特定区域的数据并传输到主控节点。

主控节点负责对接收到的数据进行处理和分析，并根据预先设定的规则和算法，提供相应的预警信息。

二、系统组成1. 传感器节点：传感器节点是系统的基本组成单元，每个传感器节点都装有各类传感器，例如温度传感器、湿度传感器、气体传感器等。

它们通过感知矿石的物理信息，并将所测数据通过无线通信传输给主控节点。

2. 主控节点：主控节点是系统的核心，负责接收和处理传感器节点传输的数据。

它集成了处理器、存储器和通信接口等，能够实时处理大量数据并进行分析。

在收集到的数据中，主控节点通过特定的算法和规则进行计算，再根据预先制定的模型，判断当前情况是否存在安全隐患，并及时发出预警信息。

3. 通信网络：基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统采用无线通信方式进行数据传输。

传感器节点间通过无线通信网络与主控节点进行数据传输，数据在传输过程中可通过无线传感器网络自组织功能进行路由选择和网络优化，确保数据的传输质量。

4. 数据处理与分析软件：主控节点接收到传感器节点传输的数据后，通过数据处理与分析软件进行数据的解析和计算，同时将数据与预先设定的规则进行比较和分析，以确定是否需要进行相应的预警。

三、功能与特点1. 实时监测功能：基于无线传感器网络的煤矿安全监测与预警系统能够实时监测煤矿内的各项指标，如温度、湿度、瓦斯浓度、风速等。

一旦监测到指标超过预设的安全范围，系统将立即发出预警信号。

基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系统

ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｐｅｓｏｒｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｕｓｅｓＺｉｇＢｅｅｎｏｄｅｓｔｏｃｏｌｌｅｃｔｕｎｄｅｒ —
ｇｒｏｕｎｄｖａｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｄａｔａ（ｍｅｔｈａｎｅｇａｓ，ＣＯ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ）．Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅ — ｄｉ－
中图分类号：ＴＮ９８文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．８０９０
ＣｏａｌｍｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｏａｌｍｉｎｅｓａｆｅｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．
ｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｐａｃｅｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｔｉｌｒａｔｅｒａｌｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒａｎｇｉｎｇｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＡｎｄＫａｌｍａｎｉｌｆｔｅｒｔｏｉｘｆｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒｓｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｕｓｅｄ，ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．ｈｅＴｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｓｅｎｔｔｏｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｈｏｓｔｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｖｉａＩｎｄｕｓｔｉａｒｌＥｔｈｅｒｎｅｔ．Ｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｈｏｓｔｃａｎｓｔｏｒａｇｅ

基于无线传感网络的煤矿安全监测系统设计

1.在煤矿安全监测系统架构时遵从的原理
俩肛管理
应用层
- --一 -
-
传
输
层一
__
一
网络层
QO S
--一 _一 _一 -- -一 -
1
E
一一
传一
输一
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安全
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一据链路一
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W 理-
一层
-
无线电
红外线
拓扑管理
WH
一-
那鵬接口
网络管理
--
图1煤矿联网妥全监测系统
能够充分的利用传感网络所具备的良好容错线以及灵活的结构，具备更低功耗的一系列功能，从而使无线监测系统能够直接丝将井上CAN
总线以及井下无线通信相结合，直接的将釆集到的煤矿开采数据，传达到监控中心，之后通过使用PEC纠错算法，使得整个安全检测系统在数据传输过程中具备了更高的可靠性.此外，又因为该安全检测系统具备有良好的抗毁能力，能够进一步餉保障煤矿开釆及生产过程中
and blind detection zones, we apply the tireless sensor network to it. It can make full use ofthe goodfault-tolerant lines andflexible structure of the sensor network, and has a series ofJunctions such as lowerpower consumption, Thus, the above-ground CAN bus and the underground tireless communication can be directly combined in the tireless monitoring system, and the collected coal mining data can be directly transmitted to the monitoring center. After that, through using the PEC error correction algorithm, the whole safety detection system has higher reliability in the data transmissionprocess. In addition, because the safety detection system has good anti-damage ability, it canjurther ensure thepersonalsafety ofthe staff in theprocess ofcoal mining andproduction.

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计近年来，煤矿事故频发，给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。

因此，如何有效地监测和预防煤矿安全事故成为一个重要的研究课题。

针对这一问题，基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统应运而生。

1. 引言随着科技的进步和物联网的快速发展，无线传感器网络成为了一种重要的技术手段，被广泛应用于各行各业，尤其在煤矿安全监测方面具有巨大潜力。

本文旨在设计基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统，通过对煤矿工作环境、矿井瓦斯、矿山裂隙等多个因素的监测，实现对煤矿安全状态的实时监测、预警和故障诊断，从而有效预防煤矿安全事故的发生。

2. 系统设计原理基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统主要由传感节点、网络通信模块、数据处理与存储模块、决策与控制模块组成。

传感节点负责感知煤矿环境参数，如瓦斯浓度、温度、湿度、煤尘浓度等，同时还能检测局部微震和裂隙变形情况。

网络通信模块负责传感节点之间的数据通信，采用无线传输方式，通过组网算法建立起可靠的传感器网络。

数据处理与存储模块负责接收和存储传感节点发送的数据，通过数据预处理算法进行数据清洗、滤波和校正，准确地反映煤矿环境状态。

决策与控制模块负责根据传感器节点所采集的数据进行安全状态分析，当检测到异常情况时，能够及时发出预警信号，同时还能通过遥控设备对煤矿进行远程控制，切断有害因素的源头。

3. 系统实施细节（1）传感器选择和布置：根据煤矿安全监测的需求，选择合适的传感器进行参数感知，如瓦斯传感器、温湿度传感器、微震传感器等。

同时，根据煤矿的特点和布局，合理安排传感节点的位置和数量，确保全面覆盖矿井不同区域。

（2）网络组建与通信：根据煤矿的实际情况，设计合适的组网算法，包括拓扑结构选择、节点选择和数据传输方式选择等。

通过无线通信技术，实现传感器节点之间的数据传输，并确保数据的可靠性和实时性。

（3）数据处理与存储：设计合理的数据采集频率和传输间隔，通过数据预处理算法对传感器数据进行清洗、滤波和校正处理，消除噪声和误差，提高数据的准确性。

基于无线传感器网络的煤矿安全监管系统设计

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。

煤矿井下基于无线传感器网络的安全监测系统设计

煤矿井下基于无线传感器网络的安全监测系统设计王帅(煤炭科学研究总院抚顺分院，辽宁抚顺113001)产品‘彳应用摘要本文针对井下监测系统的研究现状及存在问题，设计了一种煤矿井下基于无线传感器网络的安全监测系统，描述了系统的整体框架和各主要部分组成，详细阐述了利用无线传感器网络进行井下定位的工作原理及实现方案，该系统可以实时监测各种环境信息准确反映井下，地面的设备运行状态，从而提高煤矿安全监控系统的可靠性和安全性。

关键词：无线传感器网络；煤矿；安全；监测D esi gn of Syst em f or Saf e t y M oni t or i ng B as ed on W i r el es s Sens orN et w or ks under t he C oal M i neW a ng Shu ai(Fushun B r anch of C hi na C oal R es ear ch I ns t i t ut e，F ushun L i aon i ng113001)A bs t r act Th i s pap er des i gns a s yst em of sa f et y m oni t o r i ng based on w i r el e s s s ens o r net w or kf or t he r es e ar ch of m oni t o r i ng s ys t em und er t he coa J m i ne．T he w ho l e f l am e and al J s ect i ons of s ys t emar e des c ri bed and pr i nci pl e of l ocal i za t i on under t he coa l m i ne by usi ng w i r el e s s s ens o r net w or ks iSe xpat i at ed i n det a i l i n t hi s pap er．T he s ys t em can m oni t or envi r o nm ent i nf or m at i o n of r eal t i m e andr ef l ec t s t he r unn i ng st at e of a ppa ra t us bo t h on t he s ur fa ce and under gr ound．T hen t he r el i ab i l i t y and sa f et y of t he c oa l m i ne m oni t or s ys t em ar e i m proved．K eyw or ds l w i r el e s s s ens o r net w or ks；coal m i ne；s af et y：m oni t or i ng1引言能预警的煤矿安伞监测系统。

基于ZigBee技术的矿山压力监测系统

基于ZigBee技术的矿山压力监测系统摘要对于煤矿巷道顶板的压力监测是一项十分必要的工作,如何实时、有效的监测巷道顶板的压力成为煤矿安全监控系统中的研究重点。

考虑到煤矿井下的实际环境,本文研制了一种基于zigbee 技术的无线传感器网络的矿山压力监测系统。

关键词 zigbee;无线传感器网络;矿山压力监测;智能传感器节点中图分类号td2 文献标识码a文章编号1674-6708(2010)21-0207-010 引言近些年,我国煤矿安全事故频繁发生,其中主要是顶板和瓦斯事故,从煤矿事故统计来看,顶板事故一直居各类事故之首。

因此,对于煤矿巷道顶板的压力监测是一项十分必要的工作,如何实时、有效的监测巷道顶板的压力成为煤矿安全监控系统中的研究重点。

若能及时准确地掌握巷道或工作面某一区域的压力变化情况,便可将人员伤亡和经济损失降至最低。

另外,实时采集巷道中的顶板压力数据,也可根据其压力变化趋势对该区域可能出现的事故做出预测。

1 系统无线通信模块选择由于煤矿井下工作环境恶劣,各种干扰因素复杂,另外还需要考虑到各种安全因素,如防爆等,故设计时选用工作电压低、功耗小、发射功率小、抗干扰能力强的zigbee无线通信模块。

本设计中采用的是chipcon公司推出的用来实现嵌入式zigbee应用的片上系统cc2430,它支持2.4ghz ieee 802.15.4/zigbee 协议,芯片具有可编程闪存以及通过认证的zigbee tm 协议栈。

它采用增强型8051 mcu、32/64/128kb闪存、8kb sram 等高性能模块,并内置了zigbee 协议栈,加上超低能耗,使得它可以用很低的费用构成zigbee节点。

2 矿山压力智能传感器节点的设计方案矿山压力智能传感器节点布置在巷道,由于这些节点内写入的坐标与实际环境的坐标一一对应,因此,这些结点在布置完成后就不轻易更换位置,除了结点出现故障或者网络重新布置。

固定在巷道中的传感器采集节点具有主要两个功能:监测整个矿井的环境特征,转发数据。

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计

2020年6月15日网络移动办公•居家办公Mobile Office*Home Office总第425期基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计张玉凤(江苏建筑职业技术学院徐州221116)摘要：本文介绍了由无线传感器网络组成的煤矿顶板压力检测系统的构成、系统工作原理及其硬件系统的选型等，本系统利用功耗和成本较低、方便组网和维护的Zigbee无线传感器网络，整个设计方案包括数据采集模块和Zigbee通讯模块。

通过中心计算机系统对煤矿顶板压力的变化状况显示、数据储存及报警，为煤矿的安全生产提供技术支持。

试验运行证明，该系统的功能可以满足煤矿系统的各项要求，性能稳定。

关键词：无线传感器；安全监测系统；Zigbee通讯模块中图分类号：T P212.9; T D76 文献标识码：B 文章编号：7425Design of Coal Mine Safety Monitoring SystemBased on Wireless Sensor NetworkZHANG Yufeng(Jiangsu Institute of Architectural Technology Xuzhou 221116)Abstract：This paper introduces the structure, working principle and selection of hardware system of coal mine roof pressure detection system composed of Wireless Sensor Network. The system adopts ZigBee Wireless Sensor Network with low power consumption, low cost, easy to build and maintain. The system includes data acquisition module and ZigBee communication module. Through the control center to the whole coal mine roof pressure change situation display, data storage and alarm, to provide technical support for coal mine safety production. The test operation shows that the function of the system can meet the requirements of the coal mine system, and the performance is stable.Keywords：Wireless sensor; Safety monitoring system ;—'弓I言在煤矿井下煤炭开采过程中，最可能的事故是冒顶。

基于无线传感器网络的煤矿监测系统研发

基于无线传感器网络的煤矿监测系统研发摘要：煤炭作为我国的主要使用能源之一，在我国煤矿行业的发展中，安全生产是必不可缺的一项重要工作，煤矿的安全生产工作中最重要的环节就是监测系统。

在我国各类煤矿企业中，安全监控系统存在的问题和不足已经影响了煤矿行业的安全生产能力，随着我国经济社会的快速发展，工业能力水平也在日益提升，所以在煤矿事业中，安全生产能力的提高无疑是煤炭事业发展的根基。

通过设计一套科学有效的无线传感器网络监测系统来满足煤矿安全生产需求是当前解决安全生产问题最好的办法，笔者结合近几年安无线通信技术和无线传感网络技术，结合煤矿日常监测工作实际情况，模拟研发了一套以安全生产为主理念的结构灵活的无线传感器网络监测系统，希望可以为我国煤炭事业的发展作出有效贡献。

关键词：无线传感器；煤矿监测系统；研发0.引言安全生产对于煤炭行业来说是至关重要的生产环节，我国目前大部分煤矿企业仍然使用着较为复杂的井下开采方式，保障煤矿的安全生产既是保障人民群众的生命财产安全。

经过国家各级应急部门的监督管理，我国的煤矿行业安全生产能力已经有了很大的提升，但是仍然存在众多的井下突发事件造成严重的人员财产损失，在上世纪九十年代以后，我国的矿难事故明显增加，这就使得我国的煤矿行业不得不重视安全生产工作的严峻形势。

由于我国煤炭储存层的地质条件非常复杂，开采过程中时常伴随着高瓦斯和高透水情况，而且随着掘进深度的增加也会导致开采环境越发恶劣，给煤矿企业带来了复杂的安全生产问题。

所以采取科学的安全管理措施能够改变我国煤炭行业安全生产的现有情况，能够通过强化安全管理和高新科技设备降低安全生产事故的发生概率。

通过无线传感器网络监控系统的研发，我们可以在煤矿日常开采工作中，以远程监控的形式对井下的环境情况、掘进情况、工人情况以及大型设备的使用情况进行有效管理，能够很大程度地预防和减少煤矿安全生产事故发生带来的严重危害。

1.无线传感器网络简介在我国科学技术不断发展创新的背景下，我国的无线通信、传感器、计算机系统以及人工智能化工业管理模式都得到了快速的发展和完善。

基于ZigBee的煤矿巷道顶板应力监测系统设计开题报告

基于ZigBee的煤矿巷道顶板应力监测系统设计开题报告一、题目简介本文设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的煤矿巷道顶板应力监测系统。

该系统能够实时监测煤矿巷道顶板应力，并将数据传输到基站进行处理和分析。

通过分析巷道顶板应力数据，可以及时发现巷道顶板变形和破坏的迹象，提醒工作人员采取措施进行维护和修复，保障矿工的安全。

二、研究背景煤矿巷道顶板是由煤岩组合成的一个整体结构，其承载能力与稳定性对矿工的安全起着至关重要的作用。

然而，受到地质构造、采矿活动和自然环境等多种因素的影响，煤矿巷道顶板往往会出现变形、裂纹、塌陷等异常情况，给工作人员的生命和财产造成严重的威胁。

因此，建立一种有效的煤矿巷道顶板应力监测系统具有重要的现实意义。

目前，国内外已有多种巷道顶板监测系统的研究和应用。

其中，无线传感器网络技术已经成为一种研究热点，具有传输速度快、实时性好、可靠性高等优点。

三、研究内容和方法本文将采用无线传感器网络技术，设计一种基于ZigBee的煤矿巷道顶板应力监测系统。

具体研究内容和方法如下：3.1 系统设计根据巷道顶板应力监测需要，本文将设计一个包含传感器节点、处理节点和显示界面的监测系统。

其中，传感器节点将安装在巷道顶板的不同位置，实时采集巷道顶板应力数据并通过无线传输方式发送给处理节点。

处理节点将对传感器节点采集的数据进行处理和分析，并将处理结果通过显示界面呈现出来，为工作人员提供参考和决策。

3.2 硬件设计本文将采用ZigBee模块作为传感器节点和处理节点之间的无线传输方式。

为了提高系统的实时性和可靠性，本文将选用高精度、高灵敏度的应力传感器，可以在不同工况下对巷道顶板应力进行准确的监测。

同时，为了降低系统的功耗和成本，本文将选择低功耗的微处理器和小型化的电池作为传感器节点的核心器件。

3.3 软件设计本文将采用C语言编写传感器节点和处理节点的控制程序。

传感器节点的控制程序将负责实时采集应力数据、控制传感器节点的工作状态等。

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近年来我国煤矿安全事故时有发生，全形势十分安严峻。在采矿生产过程中最常发生的就是冒顶事故。冒顶是由于煤矿岩石的稳定性差，强大的地压传递在顶当板或两侧时，岩石遭受破坏而引发。为了预防冒顶事使故的发生，该掌握矿井顶板压力规律。通过实时监测应顶板压力的变化，以研究矿井顶板压力的规律，而可从
ｉｔａｓｔｄｔｉｋｎｄｂｉｅｅｓｓｇａａｅｎＥＥ８２１４ａｄＺｇｅＴＭｐｏｏｏｔｃｓｒｎｍｉｅｏｓｎｏｅｙｗｒｌｓｉｎｌｂｓｄｏＩＥ０．５．ｎｉＢｅｔｒｔｃｌｓａｋ．Ｔｅｉｋｎｄｒｎｍｉｔｅｈｓｎｏｅｔｓｔｈａｓ
控站，实现对矿井顶板压力数据的实时监控。
关键词：无线传感器网络；Ｃ２３Ｃ４０；Ｃ４Ｔ；ＡＵ２４；Ｃ０１３０Ｈ３１９５８５Ｆ２
中图分类码：Ｔ９Ｎ８文献标识码：Ａ文章编号：０５ — ９８２１）０００ — ４２８７９（００１ — １２０
板压力数据采集的终端，用无线方式将数据传送到汇采聚节点，聚节点采用有线通信方式将采集到的数据通汇
采取预防措施，效地防止事故的发生［２。有１］－由于煤矿综采工作面的环境比较复杂，道内有瓦巷
斯、甲烷、尘等可燃性气体，此设备必须要防爆、煤因防尘。同时采煤机等一般都是大功率的设备，运行和启在停过程中会产生较强的电磁干扰，此，用有线方式因采传输信号时，须做好信号的屏蔽以及远距离传输信号必的衰减等问题。无线传感器网络采用２４ＧＨ．ｚ无线通信方式传输数据，需复杂的布线，系统具有极强的抗无且干扰性。因此，系统采用无线传感网络的节点作为顶本
基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统
李致金（京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京２０４南１０４）
摘要：设计了煤矿顶板压力监测系统，采用无线传感网络的节点作为顶板压力数据采集的终
Ａｂｔｃ：Ｉｈｓｙｔｍ，ｂｓｄｎｗｉｌｓｎｔｅｈｏｏｙｅｗｒｌｓｓｎｏｅｗｒｓｗｉｈａｐｌｄｎｓｒｔｎｔｉａｓｓｅａｅｏｒｅｓｅｔｃｎｌｇ，ａｎｗｉｅｅｓｅｓｒｎｔｏｋｈｃｗｓａｐｉｉｍｏｉｒｇｅｅｎｔｉｏｎｔｅｃｌｅｙｏｆｐｅｓｒｓｉｔｏｕｅ．Ｔｅｗｒｌｓｅｓｒｎｄｓｃｌｃｈａａｏｒｏｒｓｕｅｂｐｅｓｒｓｎｏｓｈａａｈｏｌｒｒｏｒｓｕｅｗａｎｒｄｃｄｉｈｉｅｓｓｎｏｏｅｏｌｔｔｅｄｔｆｏｆｐｅｓｒｙｒｓｕｅｅｓｒ．Ｔｅｄｔｅｅ
ｄｔｏｔｅａａｔｈｍｏｉｒｃｎｅｙＵＳｏｔｎｔｅｔｒｂＢｐｒ．ｏ
Ｋｙｗｏｄ：ｉｌｓｓｎｏｅｏｓＷＳ）Ｃ４０Ｈ３１；Ｕ２４８５Ｆ２ｅｒｓｗｒｅｅｓｒｎｔｒ（Ｎ；Ｃ２３；Ｃ４ＴＡ９５；Ｃ０１３０ｅｓｗｋ
Ｔｅｍｏｉｒｎｙｔｍｆｏｌｅｙｒｏｐｅｓｒｂｓｄｏｈｎｔｉｇｓｓｅｏｃｌｉｒｏｆｒｓｕｅａｅｎｏ
ｗｉｅｅｓｓｎｏｎｔｒｓｒｌｓｅｓｒｅｗｏｋ
ＬｈｉＩＺｉＪｎ
端，集顶板的压力变化数据。各节点采用基于ＩＥ８２１．采ＥＥ０．５４和ＺｇｅｉＢｅ协议栈的无线方式将数据传
送到汇聚节点，聚节点采用有线通信方式将ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ采集到的数据通过ＵＢ传输接口传输至地面的管理监汇Ｓ
ｆｏｅｅｏＥｅｔｎｃ＆ＩｆｒａｏｎｉｅｉｇＮｎｉｇＵｉｒｔｏｆｍａｏｃｎｅ＆ＴｃｎｌｙＣｌｇｆｌｒｉｌｃｏｎｏｍｔｎＥｇｅｒ，ａｊｎｖｓｙｆＩｏｔｎＳｉｃｉｎｎｎｅｉｎｒｉｅｅｈｏｏ，Ｎｎｉ０４Ｃｉａｇａｊｇ２０４，ｈｎ）ｎ１