无线网络化ZigBee技术在矿井监控中的应用
ZigBee无线技术与CAN总线在矿井井下监控系统中的应用
ZigBee无线技术与CAN总线在矿井井下监控系统中的应用作者：王雪光姚瑶来源：《科技创新导报》 2014年第5期王雪光姚瑶(河北工程大学河北邯郸 056000)摘要：矿井监控系统中有线通信带来很到的不便之处，线路多，走线复杂，敷设不方便等。
所以无线通信由于其低成本，安装便利，可靠性高等优势，取代了部分的有线通信，并且逐步成为主流技术，其中ZigBee技术应用的尤其广泛。
关键词：ZigBee 无线通信矿井监控中图分类号:TP393.08 文献标识码：A 文章编号:1674-098X(2014)02(b)-0044-02在煤矿安全监控采用了最新的短距离无线传感器网络技术，短距离无线传输与传感器的有效结合，可以有效地监测技术来解决目前煤矿的安全困难。
我们将各种安全数据采集点广泛部署放置在矿井的不同区域的传感器，具有短距离无线通信技术，并在布局灵活的网络监控变化，所以，可以准确的获得监测煤矿的数据，研究成果是巨大的。
1 监控系统架构IEEE802.15.4/ZigBee协议明确定义了三种拓扑结构：星形结构和网状结构。
为了远距离的传输，能够适应这种需求，网络节点分为三类：路由器节点，协调器节点，终端节点。
与PC机通过串行连接协调器节点，实现对整个网络的监控和实时监控等功能的管理。
该系统的终端节点被分为两类：一类是传感器节点，主要负责数据采集，显示和无线收发信机;另一个开关控制节点，中央监控单元主要负责接收用于控制所述断路器开关指令。
在实际实行中，采用CAN总线与无线通信相结合的方式，在主巷道中敷设CAN总线，并安置基于CAN总线的传感器节点，在不便敷设CAN总线的采空区、综采工作面等采用ZigBee无线传感器网络。
网络系统结构如(图1)所示。
1.1 ZigBee通信基站组成通信基站分为三个部分CAN节点、微控制器、ZigBee节点，如(图2)所示。
CAN总线采用Philips公司的SJA1000 CAN总线控制器和PCA82C250 CAN总线驱动器构成通信接口电路。
ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用
基于Zigbee技术的矿井人员无线定位系统[导读] 煤矿生产中最危险的就是瓦斯爆炸了，这是现在煤炭企业最担心的一个问题了，随着ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用，这种安全隐患已经得到了很好的解决，发生瓦斯爆炸的几率也会随之降低，也做了很好的预防工作。
煤矿生产中最危险的就是瓦斯爆炸了，这是现在煤炭企业最担心的一个问题了，随着ZigBee无线定位系统在矿井安全定位中的应用，这种安全隐患已经得到了很好的解决，发生瓦斯爆炸的几率也会随之降低，也做了很好的预防工作。
国内煤矿行业中，多数企业都已经或正在进行生产调度、监测监控等系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用。
井下矿工定位是这些安全生产调度和救援中不可或缺环节，ZigBee RF设备中内嵌的定位引擎与GPS相比，有更多的优越性，定位引擎在单芯片RF收发器中与 MCU集成在一起，成本不及GPS 硬件的1/10，功耗也只是GPS硬件的一小部分。
该种内嵌的定位引擎使用 ZigBee网络的 RF 基础设施来计算设备或人所处的位置，只要有现成的 ZigBee网络，就无需安装移动的接收天线。
非常适合条件恶劣在矿井下。
1.Zigbee技术概述1.1 ZigBee简介ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术;ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格;ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层;ZigBee无线可使用的频段有3个，分别是2.4GHz 的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是 16、1、10个，在中国采用2.4G频段，是免申请和免使用费的频率。
1.2 定位引擎技术定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(RSSI)，计算所需定位的位置。
其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI的变化最终将达到平均值。
基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究的开题报告
基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究的开题报告一、项目背景及意义煤矿是我国重要的能源工业，其危险性也不容忽视。
在现代煤矿生产中，为了保障生产安全、提高煤矿生产效率，需要大量使用传感器进行监测和控制。
在井下环境，由于通信、电力等设施受限，且存在危险因素，传统的有线传感系统存在一定的局限性，无法满足井下监测控制的需要。
因此，基于无线传感技术的井下无线传感网络成为一个重要研究方向，可用于实现煤矿井下信息化、智能化和自动化。
ZigBee是一种低功耗、低速率、近距离、低复杂度的无线传感网络技术，具有通信距离远、能耗低、网络节点多、数据传输稳定等优点，适合于井下环境的数据传输。
因此，本文将进行基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的研究，旨在探究ZigBee技术在煤矿井下环境中的实际应用效果，提高煤矿井下传感数据的采集、处理和管理能力，为煤矿生产安全和生产效率的提高做出贡献。
二、研究内容和方法2.1 研究内容（1）ZigBee技术的理论基础和协议体系研究（2）煤矿井下环境的特点及其对无线传感网络的影响研究（3）基于ZigBee的煤矿井下无线传感网络的设计与实现（4）煤矿井下无线传感网络的性能测试和数据分析2.2 研究方法本文将采用文献资料法、实验研究法、系统设计法等多种方法进行实际研究，主要包括以下几个方面：（1）文献资料法：通过查阅已有文献和资料，深入了解ZigBee技术及其应用、煤矿井下环境特点、采样器和传感器的种类及性能。
（2）实验研究法：对煤矿井下环境中的通信和电力等因素进行考虑和模拟，进行无线传感网络的实验研究。
（3）系统设计法：基于ZigBee技术特点，设计一个具有良好性能的煤矿井下无线传感网络。
三、预期成果通过本文的研究，预计能够获得以下成果：（1）深入了解ZigBee技术及其在煤矿井下环境中的实际应用效果，了解其在井下环境中的应用效果和可操作性。
（2）煤矿井下无线传感网络的设计和实施，验证ZigBee技术在煤矿井下环境中的可行性。
ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用
ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用简介ZigBee是一种低功耗、短距离、低速率无线通信技术，它主要应用于物联网领域，其自组网和自修复的特性使得其在应急救援场景中有着广泛的应用前景。
在煤矿井下救援系统中，ZigBee技术可以用于传感器节点之间的通信，通过数据采集和信息交互来实现对井下环境的监测和救援指挥。
该文将介绍ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用。
ZigBee技术的特点和优势ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速率、低功耗、短距离无线通信技术。
它的特点和优势如下：1.低功耗：ZigBee技术采用了时间分割多址技术，而且采用了星形网络结构，所以能够实现无线节点的休眠与唤醒，从而延长节点的电池寿命。
2.短距离：ZigBee技术主要应用于短距离通信，通常在10m-100m范围内。
3.高稳定性：ZigBee技术采用了冗余校验和自适应频率跳跃等机制来保障通信稳定性和可靠性。
4.自组网和自修复：ZigBee技术具有自组网和自修复的特性，无需人工干预，无论节点增减或网络拓扑结构的变化，都可以自动适应和调整。
5.易于实现：ZigBee技术是一种开放标准，各个厂商都可以基于该标准进行开发，因此，具有广泛的适用性和易于实现的特点。
ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用煤矿是一种复杂的工业环境，其井下环境恶劣、通讯信号不稳定，成为了井下救援行动的一大难点。
而ZigBee技术正是一种优秀的通信解决方案，其已经在煤矿井下救援系统中得到了广泛的应用。
ZigBee技术在信号传输中的应用井下救援行动需要实时监测井下环境的情况，如氧气浓度、瓦斯浓度、温度、湿度等数据，在现场将这些重要的数据反馈给指挥中心并及时响应，可以有效地缩短救援时间并增加救援难度系数。
ZigBee技术可以通过节点之间的通信来实现传输这些数据的功能，采集传感器数据并发送给指挥中心，保证救援行动的顺利进行。
ZigBee技术在网络组建中的应用在井下救援中，由于信号受限和通讯设备的局限性，网络组建成为了一项非常重要的任务。
基于ZigBee技术的煤矿井下无线网络系统
第３４卷 ２００６年第１１期３２Mining & Processing Equipment３２采・掘（上接第 ３１ 页）参考文献１华刚，付琳燕，徐永刚． Ｔｈｅ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓａｔｅｔｙ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆＣｏａｌｍｉｎｅ，第十一届联合国际计算机会议集，２００５．２闻新，周露，李翔等． ＭＡＴＬＡＢ 神经网络仿真与应用． 北ghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghghgh京：科学出版社，２００３．３岳玉芳，尤忠生，张玉双． 基于 ＣＯＭ 的 ＶＢ 与 Ｍａｔｌａｂ 混合编程． 计算机工程与设计，２００５（１） □（收稿日期：２００６－０４－１１）（修改稿日期：２００６－０６－１２）随着我国信息化技术的发展以及煤矿安全管理要 求的提高，如何实现煤矿特别是井下管理的现代化和信息化，已经成为煤矿企业需要迫切解决的问题。
而信息化系统的建立，必须基于信息化网络的基础上。
现有的煤矿管理、监控系统主要以有线网络为主，存在布线复杂、安全性差等问题，且由于各个系统自成一体，在通信协议上和信息交换上标准不一，难以实现综合信息的集成、融合和决策，而近些年来无线网络技术的发展，为建立井下通畅、可靠的无线网络提供了可能。
１井下组网分析１．１井下通信网络特点井下采矿作业面广，线长，作业环境复杂，并必须考虑如下井下特殊条件：一是井下信息化系统需要数据采集或监控的网点多，要求网络接入点较多；二是作业环境复杂，要求数据传输可靠性、安全性高；三是要求传输的数据量不大，但设备成本低；四是地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；五是网络设备必须体积很小，功耗低。
总之，井下通信网络必须能够适应井下特殊环境，能够为井下各种监控、指控设备与决策管理系统之间建立起通畅的信息交换通道，为实现对井下及时、高效的信息化、安全化管理提供条件。
ZigBee无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用
为了从根本上解决煤矿安全问题，需要依靠科技进步手段提高煤矿整体安全技术装备与管理水平。
其中在所有煤矿中建立煤矿安全监测监控系统，从而改善煤矿安全环境和建立包括煤矿安全隐患全面查排、实时监督管理、安全保障等内容的安全管理体系是长治久安防止煤矿安全事故的最重要的两个方面。
近几年来，信息技术被迅速地应用到了煤矿安全生产领域，并取得了明显的经济和社会效益。
本文提出一种新兴无线网络技术ZigBee 在煤矿安全监测中的应用方案，旨在解决煤矿井下各种实时数据采集、信息交互的技术问题。
1ZigBee 概述ZigBee 是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种张双斌（晋城职业技术学院信息工程系晋城048026）摘要本文在研究分析ZigBee 无线传感器网络技术特点的基础之上，提出了一种基于ZigBee 的煤矿安全监测系统应用方案。
详细设计了该系统的网络体系结构、ZigBee 无线传感器网络路由算法和煤矿安全监测系统中数据采集和传输过程，实现了ZigBee 无线传感器网络低能耗、高通信效率、良好稳定性等特性与煤矿井下复杂的环境下通信要求的完美结合。
关键词ZigBee 煤矿安全监测系统路由算法ZigBee 无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用（收稿日期：2009年7月21日）Practice of PBB/PBT in Carrier EthernetChen Bing（Shanghai Information Network Co.,Ltd.，Shanghai 200081，China ）AbstractWith the development of PBB/PBB-TE technology,traditional Ethernet technology plays an important role in thedeploying of metro area network.This paper looked back the evolution of Ethernet,described the technical details of PBB/PBB-TE,and discussed their application in the M AN referring to an example of SIN's CE network.Key words PBB ，PBB-TE ，CE ，M EF ，M AN ，tunnel介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。
ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用
ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用1、引言近年来，随着对煤炭需求的高速增长，煤炭工业也得到很大发展，但是煤矿重大、特大事故时有发生，仍未实现对灾害事故的有效控制。
事故发生后，准确判定井下生产作业人员的受困位置、遇险人员撤退路线、井下的环境监测情况以及及时准确地制定救援方案，这对事故的救援是十分重要的，也是十分紧迫的任务。
煤矿井下救援系统及其分系统一基于ZigBee技术的井下人员无线定位系统，就是在此背景下进行研究与开发的。
目前，矿井无线通信技术主要有透地通信技术、中远距离射频感应通信技术、漏泄通信技术以及矿井移动通信技术等。
上述技术有的成木较高，有的功耗相对较大，还有的抗干扰能力相对较差等一些不足，在很大程度上阻碍了在矿业行业推广应用。
木文提出了一个基于ZigBee技术的煤矿井下无线网络通信系统成功解决上述问题。
2、煤矿井下救援系统的功能与关键技术统计分析表明，全国煤矿瓦斯事故数占事故总数大约70%。
因此木煤矿井下救援系统侧重于瓦斯事故的救援管理，本系统的主要功能有:煤矿井下瓦斯实时监测数据采集、传输和处理;对出现的瓦斯事故进行预警和救援支持;将包括瓦斯传感器和井下作业人员等多种属性数据信息实时显示在电子地图以及有关消息的网上发布等。
煤矿井下救援系统的建设有利于安全监察部门和行业管理部门及政府其它部门、中介机构、舆论媒体协同工作，有利于实时的发现重大事故隐患、动态排查隐患，跟踪安全整改，将隐患处理于事故发生之前，从而最大限度地避免事故的发生，形成预警体系。
2.1GIS地理信息系统（GeographicInformationSystansGIS)，是信息系统的一种，它以表征地球表层空间地理现象和事物的地理空间数据和信息为特定的运作对象国。
换言之，地理信息系统是对地理空间数据进行处理加工提取有用的地理空间信息乃至知识的系统。
总起来说地理信息系统主要包括的功能有，例如，地理空间数据的采集、存储、显示、操作、管理、分析、建立分析模型。
ZigBee技术在煤矿井下监测系统中的应用研究
３ ． ３ 节 点 应 用 程 序 设计
结 构 ，外 界 压 力 通 过 ３ １ ６不 锈 钢 膜 片 及 内部 灌 充 硅 油 传 递 到 传
感 器 件 敏感 元 件 上 ， 输出 ０ ～ １ ０ ０ ｍＹ 的 电 压 信 号 ， 且 具 有 温 度 补
偿功能 。
传 感 器 节 点 主 要 负
责 采 集 监 测 区 域 的 被 测
参数 ， 并 将 采 集 到 的数 据 进行处 理 ， 通 过 无 线 模 块 传 送 给 无 线 网关 节 点 。同 时， 接 收 来 自无 线 网 关 的 数据 ， 并 根 据 这 些 数 据 进 行 相 关 操 作 。当没 有 数 据 的发送 、 接收时 ， 转 入 休 眠模 式 ， 使 节 点 功 耗 降 到 最低， 其 工 作 流 程 图 如 图
４所 示 。
２ ． ４ 电 源 模 块
无 线 传 感 器 网 络 一 般 布 置 在 无 人 值 守 或 是 环 境 恶 劣 的 地
区， 有 些具有 移动性 ， 所 以 节 点 大 多数 需 要 采 用 电 池 供 电 ， 该 项 目在 元 器 件 的选 取 中 ， 已 经 考 虑 到 了 尽 量 降 低 系统 的功 耗 ， 各 模
４ ２
Ｃ ＭＯ Ｓ 工 艺 生 产 ， 在 接 收 和 发 射 模 式 下 ， 电 流 损 耗 分 别 低 于
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 在 煤 矿 井 下 监 测 系 统 中的 应 用 研 究
数据包 ， 节 点 在 一 次 唤醒 后 ， 连 续 发送 １ Ｏ包 数 据 ， 以 降 低 节 点 功 耗， 提 高 传 输 效 率 。如 果 要 监 测 网 络 的 拓 扑 和 路 由结 构 ， 可 以在
ZigBee技术应用于矿井人员定位系统中的优势分析
ZigBee技术应用于矿井人员定位系统中的优势分析目前在我国很多规模较大的煤矿中都具有相应的安全监控系统，这虽然能够降低安全事故的发生率，但是依然存在着很多急需解决的问题，这些问题出现的主要原因是现有的安全系统多数停留在安全报警上，并没有实时的精确定位和矿井人员定位系统对井下人员信息登记不完整，当矿山灾害发生的时候无法及时的获取一些可靠的井下人员的基本情况，这在一定程度上影响了救援效率，增加了伤亡率。
文章以ZigBee技术为基础与其它无线网络技术进行对比，从而得出此技术应用于井下人员定位系统的优势。
标签：ZIGBEE；井下人员定位；优势1 ZigBee和其它无线技术的比较1.1 ZigBee与当前移动网络的比较（1）系统花费。
连接移动网的时候耗费的资金较多，另外是按照终端数量进行计算。
（2）通信的可靠性。
目前存在的移动网大部分针对手机通信进行应用，虽然GPRS技术以及CDMA-1X也能够实现数据通信，但是具体的速率是达不到相关要求的，同时数据通信没有较强的可靠性。
ZigBee网络的设计是主要针对数据的传输和控制的，能够有效的保证数据以稳定的状态进行传输，同时可以以覆盖距离为出发点进行设计，能够参考不一样的性能，从而展开设计不一样ZigBee 网络节点的相关工作。
（3）兼容性好。
ZigBee网络的覆盖区域是有一定限制的，能够实现与互联网、现有的移动网以及其它通信网络的通信，这些网络元素组成了一个体系。
ZigBee网络对于一些盲区问题的解决有非常好的效果。
1.2 ZigBee与蓝牙技术的比较（1）系统复杂性。
和蓝牙系统进行比较，ZigBee系统比较的简单，下面是这两个协议栈的相关参考模型：ZigBee协议栈并不复杂，达成的难度并不高，对于系统内存的消耗也不多，在进行了相关的试验之后，认为在ZigBee网络在使用的时候花费了28Kb左右的系统资源，然后蓝牙协议栈是不简单的，在使用的时候借用了差不多250K的内存，所以和蓝牙相比，ZigBee网络花费更低，如果网络具有大量终端设备的条件下可以进行充分的应用，例如在传感网络以及楼宇自动化方面可以应用。
ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究的开题报告
ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究
的开题报告
一、研究背景
下井作业是一项非常危险的工作，人员安全成为关注的焦点。
在煤
矿等深层井下作业中，安全定位技术具有重要意义。
目前，常用的井下
人员定位系统主要有定向声波、定向无线电、红外线、超声波等。
但是，这些技术存在距离短、受干扰影响大、成本较高等问题。
而ZigBee无线网络技术具有低功耗、低成本、高效率、高数据可靠性等特点，因此其
在井下人员定位系统中具有广泛的应用前景。
二、研究内容
1. 井下人员定位系统的原理研究：对定向声波、定向无线电、红外线、超声波等井下人员定位系统的原理进行调研和分析，了解每种技术
的优缺点和适用场景。
2. ZigBee无线网络技术研究：对ZigBee无线网络技术的特点、基
本原理、通信协议、网络拓扑结构进行详细介绍和分析。
3. ZigBee无线网络在井下人员定位系统中的应用研究：深入研究ZigBee无线网络技术在井下人员定位系统中的具体应用方案，包括节点
设计、通信协议、定位算法等，并进行实验验证。
4. 井下人员定位系统安全性研究：分析和研究井下人员定位系统的
安全性问题，主要包括数据传输安全和防止恶意干扰等问题，并提出相
应的解决方案。
三、研究意义
通过本研究，可以探究ZigBee无线网络技术在井下人员定位系统中的应用，并通过实验证明其在解决井下人员安全监测问题方面的优势。
同时，本研究也有助于提高井下作业的安全性，促进国家煤炭行业的可持续发展。
Zigbee网络应用在煤矿井下环境的技术优势
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zigbee在矿山井下人员定位系统中应用解析
zigbee在矿山井下人员定位系统中应用2008-01-22 15:58:39 ［上一篇| 下一篇］zigbee行业解决方案/查看（194 /评论（0 /评分（0 / 0Zigbee矿山考勤定位系统简介一，国内外相关技术的现状，发展趋势：井下人员的定位技术，国内外目前仍然是一个空白领域，由丁国内煤矿安全生产所面临的严峻形势，如何建立一个适合中国国情的煤矿安全生产监测管理系统，特别是包括井下人员定位技术的系统，得到国内各级政府的极大关注。
国内目前所使用的井下人员跟踪技术，实际上仅仅是一种考勤记录系统，而非真正的人员定位跟踪系统：。
A. 射频卡（RFID ）考勤系统：目前井下人员的跟踪，基本上采用的是这种方法。
这种方法是在在矿井进口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（RFID ）读取（刷卡）的方法对下井人员进行登记记录来跟踪的方法。
实际上这并不是真正意义上的人员跟踪，无法实时地报告井下人员的具体位置了。
这种方法存在如下几个问题：1. 射频卡读写系统读些距离非常有限，它只能用丁上下矿井人员的考勤纪录，或进出不同区域的人员登记纪录，它不可能实现对井下人员的定位跟踪；2. 当射频卡读写系统用丁记录进出井下不同区域的人员登记时，系统必须安装在井下，射频卡读写系统使用的频率都较低，抗干扰能力差，而井下环境条件十分复杂，干扰因素无处不在，特别是最关键的采掘工作面，另外，由丁它的体积大，而要求工作的空间范围乂小，因而系统对安装条件有相当的要求，这样，这种系统在井下的安装使用包括维护，都受到相当的限制；3. 这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井），此时，系统往往会出现漏读；4. 如果使用远距离射频卡（RFID ）系统，读写器价格都较贵，随着距离的增加，系统的价格将迅速增加。
B. SuperRFID等定位系统SuperRFID，除了收发通信距离稍远一些外，它面临着一般RFID所面临的同样问题，包括井下通信干扰问题，对通信电缆的依赖问题，有效通信距离有限的问题，读写器结构复杂，价格贵的问题等。
Zigbee在矿井安全领域的应用
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煤 矿 安 全 (0 0 26 2 0- )
结 论
Z b 技术的引人使我们可以 ie ge 定量定性的对矿
井的安全状况 做出评估 , 使减少人 为因素在矿 业安 全管理上造成的漏洞成为可能 .后续 的技术研发将 进一步加强终端 的灵敏度探 测范围 以及 续航能力 , 进一步 加强无线 传输的可靠性 准确性 , 进一步 扩充 网关 和中央控制计 算机的功能 , 以及 加强系统远 程 控 制能力 , 使各地国家 安全生产监督 管理局能直 接 控制矿井安全管理 , 减少 私人矿井所有 者玩忽职 守 的可能 , 以达到进一步提 高现有矿井安 全管理水 平
表 论 文 6篇
( 收稿 日期;05 1 4责任编辉 : 20 -1 -0 ; 王福厚 )
在露天矿提高生态安全的大爆破计算和实施 采矿业 的发展造 成工 业区生 态变坏 的不 良趋势 .在现代条 件下 , 种情况是 不能允许的.要求采 取措 这 施 以降低对周 围环境 的不良影响.在现代露天矿 , 大爆破向大气弃放出粉尘和有毒气体.在进行 大爆破 时, 根据透平爆破工艺获得解 决向大气垂直 喷出尘气 问题的新方法 .这种新方法能极大地改善露天矿周围的生 态状况和采矿作业 的安全 性.
·国 月 , } 1 省} 电 · 川 习 安1 I t 雪'
实 的基础. 作者简 介: 万 家君 (94-) 工租 师,95年 毕业 于抚 16 , 18 顺谋炭 工业学校 采矿 专业, 直从 事谋 犷生产技 术 管理 工 一 作, 现任 淮南犷业集团张 集矿安全犷 长, 后在 国内期刊发 先
2 i e 在矿工生命保障上的应 用 Zg e b Zge系统结 构如图 1 示 ; i e b 所 信号 流程 如图 2
ZigBee技术在井下机电设备监控系统中的应用研究
对 电机 设 备 进行 控 制 。如 果 井 上 的 电机 设 备 信 息 处 理 系 统 诊 断 出 电 机存 在 故 障 ， 面 管理 人 员 发 出指 令 ， 通 过 无 线 网 络将 指 地 ①
令 传 送 到 井 下 的 固定 电机 的 Ｐ Ｃ，Ｌ 完 成 急 停 、 动 、 止 等 Ｌ ＰＣ 点 停
断 出其 运 行 状 况 ， 而 让 地 面 管 理 中心做 出决 策 ， 出正 确 指令 。 实验调 试 ， 系统 达到 了设 计 的要 求 ， 果 良好 ， 进 发 经 该 效 为监 测
控 制 井 下机 电设 备 的提 供 了很 好 的 技 术 手段 。
关键 词 ： ｇ ｅ 机 电设备 ， 控 ＺｉＢ ｅ， 监
ｍ ｅ ｔ ｉ ｔ ｐｔ ｓ ｏｐｏ ｅ ｗｈｉ ｂ ｅ ｏ Ｚｉ ｉ ｒ ｓ ｎ ｈｅ ｉ ｐｒ ｉ ｓ ｄ， ｃｈ ａｓ ｄ ｎ ｇＢｅ Ａｌｏ， ｃｏｎ ｔｕ ｔ ｓ ｅ． ｓ ｔ ｈｅ ｓｒ ｃ ｉ ａｎ ｔ ｅ ｐｅｒｔｎ ｐｒ ｃｉ ｅ ｆ ｈｓ ｙ ｔ ｍ ａｒ ｏｎ ｄ ｈ ｏ ａ ｉｇ ｉ ｐｌ ｏ ｔ ｉ ｓ ｓｅ ｎ ｅ ｉｔｏ ｃ ｄ ｉ ｈｓ ｎ ｒｄｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐａ ｒＴｈｓ ｙ ｔｍ ｃａ ｍｏｎｔ ｒ ｈｅ ｕ ｉｇ ｔｔ ｏ ｅｌｃ ｒ ｐｅ ． ｉ ｓ ｓｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ｎｎｎ ｓａ ｅ ｆ ｅ ｔｏｍｏｔ ｄ ｎｅｒｔ ｅ ｏｐ ａｔ ｇ ｏｎ ｔ ｓｔｅｎ ａ ｏ ｏｒａｎ ｉｆ ｈ ｅｒ ｉ ｃ ｄｉｏｎ ， ｎ ｉ ｈ ｄｅ ｓｉ ｉ ｍａ ｂ ｇｒ ｎ ａ ｃｉ ｏｎ ｓ ｄｅ ｙ ｏｕ ｄ ｄｍ ｉｉｔａｔ ｎ ｃｅ ｔ ｒｔ ｕｓ ｏｒｅ ｒ ｒ ａｎ ｎｓｒ ｉ ｎ ｅ ｈ ａ ｃ ｒｃｔｏ ｄｅ ｃ ｂｅ ｅｎ． ｏ ｓ ｔ Ｋｅｙ ｗｏｒ ： ｇＢ ｄｓＺｉ ｅｅ，ｌｃ ｒ ｅｅ ｔｏｍｅｃ ａｎｃ ， ｏｎｔ ｉｇ ｈ ｉａｌ ｍ ｉ ｎ ｏｒ
刍议Zigbee技术在矿井安全中的实施要点
中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ６ ． ３ ； Ｔ Ｄ ６ ７ ９
ｌ Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术概 述
Hale Waihona Puke 文 献标 志码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ７ ） １ ５— ０ ０ ９ １ — ０ １
３ ． １ 应用 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术 构建安全体系的实施 要
刍议 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术在矿井安全 中的实 施 要点
杨栋 申（ 山西焦煤集 团 汾西 矿业 高阳煤 矿 ， 山西 吕梁 ０ ３ ２ ３ ０ ６ ）
摘 要： Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术作为一种能够进行低成本 、 低耗能 、 近距离通讯的无线网络技术 ， 在矿井安全生产领域得到 了广泛 的应用与推广 。本文主要对 Ｚ ｉ ｇ ， ｂ ｅ ｅ技术在 矿井安全中的实施 要点进 行了研 究 ， 旨在提 高煤矿 安全管理 工作效 率 ， 确 保矿 井作业安全。 关键词 ： Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ技术 ； 矿井 ； 安全 ； 实施
Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 源于蜜蜂八字 舞时依靠翅膀 抖动时所 点 发出声音和 同伴进行花粉位置 的信 息传递 ， 从 而 （ １ ） 重视总体设计Ｏ在应 用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术构建 形成双向群 组通信体系 的启发构想 ， 其作为一 种 安全 网络体系时 ， 可将 系统划分成井下管理和井 无线通信技术 ， 能够 用于近距 离、 低功率、 低传输 上管理两部分核心管理 内容 。井上管理主要针对 率的电子设 备双 向数 据传输 应用。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 类 似 的是井下人员的安全管理 ， 通 过对井下传输 的节 Ｇ Ｍ Ｓ 和Ｃ Ｄ Ｍ Ａ网络数传模块 ， 与移动通信 网络基 点数据信息加以计算和整理 ， 显示出人员作业 的 站相似 ， 而通讯距离则可 由７ ５ ｍ向数百米 、 数公里 具体 方位 。井 下 的无 线 网络主 要 由固 定 式微 功 率 乃至更高层级无限拓展 ， 在整个数传 网络体系中， 收发机构成 ， 而每一个收发机 即为一个网络主节 每一个数传模 块都能够进 行彼 此之 间的双 向通 点 。 信。因此 ， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 具备低功耗、 低成本 、 延 时短 、 容 （ ２ ） 确定主要功能。通过创建安全管理系统 ， 能够实现事故 预警、 日常管理 、 定位显示 、 丰富地 量大、 安全可靠等优势特点。 ２ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技 术的定 位原 理 图功能、 发布急救信号以及禁区报警等功能 ， 从而 通过应用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 ， 能够实现地理定 位功 提高矿井安全管理的工作效率。 效， 其定位原理从算法 角度 出发可分 为距 离算法 （ ３ ） 构建系统网络。考虑 到矿 井作业环境较 和非距离算法两类。前者主要借助各个 网络节点 为复杂 ， 因此 ， 在进行安全管理 系统 的构建时必须 可靠性和稳定性等特性。 之间的角度或距离信息 ， 采取三角、 三边测量等定 确保系统具备抗干扰性 、 构建 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ自组网络。根据矿井环境沿坑 位方法计算 网络模 块节点 的具 体位置 ， 如Ａ Ｏ Ａ 、 首先 ， 间距为 ２ ０ ０ ｍ， 同时需采取 直序 Ｔ Ｏ Ａ以及 Ｒ Ｄ Ｄ Ｉ 技 术都是 常用的测距方法； 后者 道设置网络模块 ， 然后 ， 设 置 则主要 结合 络连通 性等 相 关 信息进 行 节 点 的 具体 扩频 的抗 干扰通 信方 式 进 行 信 息传 递 ； 每 一 处 网 络节 点 都 具 定 位 。在传 感 器 的 网 络 节 点 定 位 计 算 中 ， 根 据 节 定位 模块 标 识 。通 常 而 言 ， 点处是否知道 自身所处方位 ， 可将传感器节 点划 备 ６ ４位数 的永久地址 ， 当作 自身的唯 一标 识， 从 分成信标节点与未知节点 ， 同时借助 Ｇ Ｐ Ｓ 设 备实 而使定位模块能够对矿井环境中的各项重要安全 如风 速、 瓦斯浓度等 ， 并 现自 身的准确定位 ， 并且信标节点 用于未知节点 生产信息进行 实时监测 ， 以此实现安全警报 进行具体定 位的参照依据。因此， 除 信标节点 以 将相关信息回传至监控中心 ， 功能 ； 最后 ， 判断方位。由于移动状态下的定位节 来， 其余节点均属于未知节点。传感器 网络节点 总是从一个 网络节 点处 进入到 的定位主要包括三部分 内容 ： 首先， 测量未知节点 点在行动过程 中 ， 另一个网络节点区域 ， 因此， 通过收发机接收的节 和邻居节点处的距离 ， 在此基础上进一步计算邻 能够对移动对象 的具体方位进行准 居节点到临近处信标节点的实际距离 ； 然后 ， 依照 点定位信号 ， 上述方法在计算出高于 ３个以上的信标节点具体 确判 断 。 ３ ． ２应 用 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ技 术进 行 井下 监 测 的 实施 要 距离后 ， 应用三 角和三边测量法等方法 计算该位 点 置节 点的具 体坐 标 ； 最后 ， 进 行节 点 坐 标 的求 精 修 为了确保 矿井生产安全 ， 必须对 矿井环境 中 正， 从 而减 少误 差 ， 提高方位精度的准确性 ， 以 此 的温度和瓦斯 等数值 进行 实时监 测， 因此 ， 应用 确定 网络节 点的方 位 。 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术则 成为一种行之有效的方法 ， 此方 案 ３ Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术在 矿井安 全 中的实施 要点 的框架结构主要包括 了监控终端 、 总线接 口以及 收稿 日期 ： ２ ０ １ ７一 ｏ ６一ｌ ２ 协调器 、 路由器和终端节点等功能设备。 作者 简介 ： 杨栋 申（ １ ９ ７ ８一 ） ， 男， 山西 孝义市 入 。 本科 （ １ ） 上位机 的 监控 终端 主 要 由监 控软 件 和 Ｐ Ｃ 学历 ， 助理工程师 ， 现在 山西焦 煤集 团汾 西矿业 高阳 煤矿 机 构成 ， （ 下转第９ ６页）
基于ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监控中的应用
基于ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监控中的应用近年来，在以人为本的核心思想下，为了进一步保障井下作业人员的生命安全。
我国的矿井安全监测系统也有了长足的长进。
随着电子技术的进步和通讯技术的发展，无线数据传输和远程控制的要求也逐渐被重视起来。
ZigBee的无线传感器网络也逐步应用起来了。
标签：矿井监测；ZigBee；无线通信引言中国是一个世界级的矿业大国，矿业开采的安全问题显得十分重要。
而在现阶段，我国的安全生产管理体系落后，安全生产监控设备相对于发达国家来说依旧有很大的差距。
现有的安全生产监控设备大多以工业总线为基础，虽然其抗干扰性良好，可靠性高，但随着矿下作业的持续，以有线网络组成的安全信息网络不可避免的在灵活性，扩展性，抗突发事故能力等方便遭到了大众的质疑。
为了更好的解决这些问题，无线网络的引入以改善网路变显得顺理成章。
1 安全监控系统的设计基于ZigBee的无线传感器网络安全监控系统包括上位机，手机客户端，协调器节点和终端节点。
由终端节点负责收集井下的温湿度信息和气体浓度信息，通过2.4GHzISM频段无线传输给协调器节点。
再由协调器节点把相关的安全信息传递给上位机。
上位机可以通过系统内部专门架设的局域网与手机移动客户端互连，使得专用地面监控中心可以通过煤矿内部专用局域网与集团公司的总控制中心互连，从而使工作人员能够远程的进行状况进行监测。
主体框架如图1所示。
1.1 ZigBee协调器节点协调器使用了CC2530片上系统中的CC2530-F256芯片。
拥有包括SFR、DATA和CODE三个不同的存储器访问总线和一个调试接口以及一个中断控制器。
内存仲裁起位于系统中心，因为他通过SFR总线，把CPU和DMS的控制器和物理存储器与所有外设链接在一起。
8KB的SRAM具有超低功耗的特点，同时能够在数字部分掉电是保存自己的内容，使得ZigBee的睡眠模式能够得以实现。
同时CC2530-F256中的256KB闪存模块为芯片提供了巨大的非易失性存储空间，程序开发者把程序存储在其中，以保证再次上电后，设备可以再次使用相关的数据。
《2024年基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》范文
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》篇一一、引言随着工业自动化和智能化的发展，井下作业的安全性和效率问题日益受到关注。
无线定位系统作为一种重要的井下安全监控手段，其准确性和可靠性对于保障井下作业人员的生命安全和提升工作效率具有重要意义。
近年来，基于ZigBee的无线通信技术在井下定位系统中得到了广泛的应用。
本文将深入研究基于ZigBee的井下无线定位系统的相关技术和方法，以提高系统的性能和稳定性。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低复杂度等特点。
在井下无线定位系统中，ZigBee技术可以实现设备间的无线通信，从而实现对井下作业人员的实时定位和监控。
三、井下无线定位系统设计1. 系统架构基于ZigBee的井下无线定位系统主要由定位标签、协调器以及上位机监控系统三部分组成。
其中，定位标签佩戴在井下作业人员身上，用于实时发送自身的位置信息；协调器负责接收定位标签发送的位置信息，并将其上传至上位机监控系统；上位机监控系统对接收到的位置信息进行处理和显示。
2. 定位原理本系统采用基于信号强度的定位算法。
通过在井下布置一定数量的ZigBee信标节点，当定位标签接收到来自不同信标节点的信号强度时，根据信号传播的衰减模型，可以估算出标签与信标节点之间的距离。
通过多个信标节点的测量数据，可以采用三边测量法或最大似然估计法等算法，实现对标签的准确定位。
四、系统实现与性能分析1. 硬件实现硬件部分主要包括ZigBee模块、微控制器、电源模块等。
其中，ZigBee模块负责实现无线通信功能；微控制器负责处理和控制ZigBee模块的工作；电源模块为整个系统提供稳定的电源。
2. 软件实现软件部分主要包括ZigBee协议栈、定位算法以及上位机监控软件等。
其中，ZigBee协议栈负责实现无线通信功能；定位算法负责对接收到的数据进行处理和计算，实现标签的定位；上位机监控软件负责对接收到的位置信息进行显示和处理。
《2024年基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》范文
《基于ZigBee的井下无线定位系统的研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，井下作业的安全性和效率问题越来越受到关注。
为了实现对井下人员和设备的有效监控与定位，无线定位系统成为了重要的研究领域。
ZigBee作为一种低功耗、低成本、低速率的无线个人区域网络技术，被广泛应用于各种无线定位系统中。
本文旨在研究基于ZigBee的井下无线定位系统，通过分析其技术原理、系统架构、算法设计等方面，为井下安全监控和定位提供理论支持和实践指导。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低速率、高可靠性的特点。
它采用跳频扩频通信技术，具有良好的抗干扰能力和较长的通信距离。
在井下环境中，ZigBee技术可以有效地实现节点间的无线通信，为井下无线定位系统提供稳定的通信保障。
三、系统架构设计基于ZigBee的井下无线定位系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括ZigBee无线通信模块、传感器节点、定位标签等；软件部分包括信号处理算法、定位算法、上位机监控软件等。
在硬件方面，我们采用高灵敏度的ZigBee无线通信模块，以实现节点间的稳定通信。
同时，利用传感器节点对井下环境进行实时监测，获取环境参数信息。
定位标签则用于标识人员和设备的位置信息。
在软件方面，我们设计了一套信号处理算法和定位算法。
信号处理算法主要用于对接收到的信号进行滤波、放大、解调等处理，以提高信号的信噪比和可靠性。
定位算法则根据接收到的信号强度、时间差等信息，采用合适的算法计算出人员或设备的位置信息。
此外，我们还开发了上位机监控软件，用于实时显示井下人员和设备的位置信息，以及进行远程监控和操作。
四、算法设计在算法设计方面，我们采用了基于信号强度和到达时间差的定位算法。
首先，通过测量接收到的信号强度，可以估算出节点间的距离或距离范围。
然后，结合多个节点的测量结果，采用三边测量法或三角测量法等算法，计算出人员或设备的位置信息。
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３ Ｚ ｇ ｅ 设备 及 网络拓 扑结构 ｉＢ ｅ
每 个 Ｚ ｇ ｅ 设 备 都 有 唯 一 的６ 位 地 址 ，用 以 ｉＢ ｅ ４
与 其它 设 备 区别 。Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． 定义 了两 种物 理 ＥＥ ０ ．５４
失效 ，网络 中 的设 备会重 新计 算路 由的新 路径 ，不 影响 网络其他 设备 正常通 讯 ，即具有 所谓 的 “自修
位 系统 ，０５ （ ） ２ ０ ， １．
（ 责任 编辑 ： 秀娟） 赵
６ ｏ 中闯高新技 企 ２ ２０ ８ 术 ０１ ６
接技 术 ，２ ０ 年 １ 月 Ｉ Ｅ 成立 了Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． 工 ００ ２ ＥＥ ＥＥ ０．５４ 作组 ，于 ２ ０ 年 ５ ０ ３ 月通过 Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． 标 准 ，定 ＥＥ ０．５４ 义 了媒 介接入 控制层 和物 理层上 的规范 。２ ０ 年 下 ０２
支路上 ，如 果 中间节点 失效 ，则部分 节点将 失去连 接 ， 以至于 网络断裂 。
２ ＺｉＢ ｅ ｇ ｅ 协议 结构
Ｚ ｇ ｅ 协 议结 构包 括物 理 层 （ Ｈ ），媒介 访 ｉＢ ｅ ｐＹ 问控 制层 （ Ａ ），网络层 （Ｗ ）和应 用层 。其 中 ＭＣ ＮＫ 应用 层 由用 户定义 应用对 象 ，Ｚ ｇ ｅ 设备对象 ，应 ｉＢ ｅ
【 张丽伟．基 于 ３ ９ 】 Ｇ通信技 术的消防应急指挥 系统 Ⅱ．科 ］
技 资讯 ，００ （ ０． ２ １，２ ）
［ 崔铁军．数字地 图制图中的地图数据处理方法 Ⅱ．解放 ３ ］ ］ 军测绘 学院学报 ， ９ ，１ ． １ ９（ ） ９
【 郭庆胜 ， ４ 】 任晓艳．智能化地理信息处理 ［ Ｉ ．武汉： 武汉 大学出版社 ，０３ ２０ ．
用支持子 层和应用框架 组成 。
ＩＥ ８ ２ １． ／ ｉＢ ｅ Ｅ Ｅ ０ ． ５ ４ Ｚ ｇ ｅ 标准 采用 分层 结构 。子
层 的数据 实体为上 层提 供 了数据传 输 的服 务 ，而子 层 的管理 实体提供 了所 有其 他相应 的服 务 。并且服 务实体都 通过相应 的服 务原语来 实现 所需 的功 能 。
Ｚ ｇ ｅ 技 术 的 无 线 传 感 器 网 络 主 要 有 星 型 拓 ｉＢ ｅ
扑、树 状结构拓 扑、 网形拓 扑这三种拓 扑结构 。
３ １ 星 型 拓 扑结 构 ．
半年 ，Ｉ ｖ ｎ ｙ 公 司 、三菱 电气 公司和摩 托罗拉 公 ｎ ｅ ｓｓ
司还有 飞利 浦半 导体公 司共 同加入 联盟 ，研 发 一种 称为Ｚ ｇ ｅ 的下一 代无线通 信 的标 准 ，此 事件 是该 ｉＢ ｅ 技术 发展过程 中的里 程碑 。Ｚ ｇ ｅ 联盟 的 目的是想 ｉＢ ｅ
３ ３ 网型 拓 扑结 构 ．
网型拓 扑结构 由多 个全 功能 设备和 多个 精简 设
备组成 ，其 中一个 全功 能设备作 为 网络协调 器来对
整个 网络进行 管理 和控制 。全 功能 设备之 间 以及全
功能设 备和精 简 设备之 间可 以直 接通 信 。网络协 调 器 除 了要完成 作 为节点 的基本 功能外 ，还要 完成链
无线网络化 Ｚ ｇ ｅ ｉＢ ｅ技术在矿井监控 中的应用
汪亚 霖 文 方
（ 州大 学电 气 工程 学 院 ， 州 贵 阳 ５ ０ ０ 贵 贵 ５ ０ １）
摘 要 ：为 了改 变 当前 国 内落后 的煤矿安 全监 测技 术 ，解决煤 矿安 全监测 中遇到 的 困难 ，一种基 于 ｚｉ ｅ 邸 ｅ协议
于 ＩＥ ８ ２ １． ／ ｉＢ ｅ Ｅ Ｅ ０ ． ５ ４ Ｚ ｇ ｅ 标准 的无线 传感器 网络 技
会 效益和 经济 效益 ，对煤 矿 的安全 生产也 有着深 远
的 意 义。
１ ＺｉＢｅ 技术发 展概况 ｇ ｅ
Ｚ ｇ ｅ 协议 是 由Ｚ ｇ ｅ 联盟 制定 的无 线通 信标 ｉＢ ｅ ｉＢ ｅ 准 。为 了定义 一种 廉价 的、 固定 的、低复 杂度 、低
为 了改变 当前 国 内落后 的煤矿 安 全监测 技术 ， 解 决煤矿 安全监 测 中遇 到 的困难 ，设计 了一种基 于 Ｚ ｇ ｅ 协 议 的无 线 通信 技 术 的 无线 传 感 器 网络 的 ｉＢ ｅ
矿 井环境 安全监 测系 统 。利 用无线 传感器 网络 在煤
值 ，对 我 国的井下 安全监 测系 统提供 了参考 依据 。
的无线通信 技术 的无线传 感 器网络 的矿 井环境 安全监 测 系统应运 而生 。文章对 无线通信 技 术 ｚ邸 ｅ 进行 了介 ｉ ｅ
绍 ，对 ｚ ｇ ｅ 协 议标 准进 行 了研 究分析 ，重点对 ｚｇ ｅ网络 的组 网进 行剖析 ，综述 了采用 ＣＣ２ ３ ｉＢ ｅ ｉ Ｂｅ ４ ０完成 瓦斯
路状态 的信 息管理 、成 员的身份 管理 以及 分组转 发
等功 能。 网型拓 扑结构 的伸缩性 好 ，可 以同时通过
多条路 由来传 输数据 ，传 输可靠 性较 高 。但 其结 构
是最复 杂 的，允许 路 由，而且 路 由的路径 是 自动计 算 出来 的最佳 路径 ， 当网络建立 后 ，如果某 个设 备
此 外 ，研 制 的 系 列 节 点模 块 可 以应 用 于 工 业 自动
化 、环境 监测 以及其 它监 测领域 ，将会 得 到很有 价 值 的应用 。所 以，对Ｚ ｇ ｅ 的研 究将带 来 巨大 的社 ｉＢ ｅ
矿 安全监 测 中的优势 ，实现 对矿井 下瓦斯 浓度 以及 温湿 度数据 的采 集与 实时监 测 。本课 题采 用 的是基
作者简介 ： 沈茂东（ ９８ ， 山东滕州人 ， １７一）男， 国家电网山东
电力集团公司安全监 察部处长， 工程师， 究方向： 研 电力系统及
【 李德仁．论 ＧＩ ６ 】 Ｓ技术的主要发展趋势 【．中国测绘报 ， 『 ］
２０ ，４ ０ ３（ １
其 自动化 、 经济学； 艳 丽（９ ４ ， 四川达 州人 ， ４ ｑ １７ －）女， 四川省 电
实现 简单 可靠 、功耗低 、价格 低廉 的无线 监测 系统
和控制 产业 ，并于２ ０ 年 １ 月发布 了第 一个 正式标 ０４ ２
准 。随着 无线传感 器 网络技 术 的发 展 ，该 标准 在无
线传感器 网络领域得 到了快速 的发展 。
树 型拓扑 结构 的传 感器 节点 串联在 一条 或多条
路 由节 点进行数据 传输 。总体 方案如 图１ 示： 所
果溢 出 ，则返 回重新 开始 。发送 及接 收程序 的流 程
如下 图所示 ：
图 ２发 送及接 收程序 流程 图 ◎ 汇节 聚点
０ 路节 由点
△ 俸感器节点
５ 结 语
基 于Ｚ ｅ 无线通 信协 议将 先进 的无线 网络 技 ｂｅ ｉ ｇ 术 引 入 到 煤矿 安全 监 测 系 统 中 。建 立 一 套 扩 展性
点 、路 由节 点 、中心协 调器节 点 。传 感器 节 点一般
器 在 每 个 网络 中 是 唯一 的 ，负 责 网络 的 建立 和 维
护 ，配置 各个 网络成 员 的地 址 ；路 由器 可 以选 择适 合 的支路 并转 发数据 ，是 中转节 点 ；而 终端 设备只
是精 简功 能设备 ，放置在 矿井 下需 要监测 的各个 地 方 ，采 集井 下环 境 中的瓦斯浓 度和温 湿度 数据 。可 在矿井 下巷 道各 个转弯 处或 岔路 口处放置 一些路 由
星型 网络 为主从 结构 ，由一个 网络协 调器 和若
干 个 终端 节 点组成 。网络 协 调器 必须 是Ｆ Ｄ Ｆ ，协调
器 除具 备数据采 集 的功能 外还具 有 网络 管理 、数据
汇 聚等 功能 。星型 拓扑结 构适合 于 网络节 点较少 、 结构简单 、小范 围的网络应用 。
３２ 树 型 拓 扑结 构 ．
固 定监 控 点进 行 数 据 传 输 ， 以便 完 成 监 控 点 的信
任何 设备 通信 ，可存在 于任 何拓 扑结构 中 ，实现 了
全 部功 能 ；而Ｒ Ｄ 是 实现 了部 分 功能 ，它 只 能与 Ｆ只
主 器件 通信 或通 过 一个 Ｆ Ｄ Ｆ 设备 向外转 发数 据而 不
能作 为网络协调者 。 根 据设 各 的不 同角色 ，Ｚ ｇ ｅ 规 范定义 了三种 ｉＢ ｅ 逻辑 设备 类型 ：终端 设备 ，路 由器 和协 调器 。其 中
［ ＫＡ．Ａ Ｎ，． Ａ．ＩＥ ． ￣ ｄｒ ｄｌｏ ｔｒ ｅｏ ５ 】 ．Ｂ Ｉ Ｊ Ｒ． Ｇ Ｌ Ｓ ＡＳ ｎａｄＭｏ ｅ ｆｒ ｏａ ｆ Ｓ ｇ Ｇ ｏｏｉ ｌ ａ ｔ ３ Ｃｏ ｕｅ ＆ Ｇ ｏｃ ｎｅ，９ ７ ｅ ｌ ｃ ｐＤａ ３ ｇ ａＭ ａ［． ｍｐ ｔ ｓ ｒ ｅ ｓｅ ｃｓ１９ ， ｉ
息采 集 、实 时处 理 和 存储 等 功 能 。采 用Ｃ ２ ３ 和 Ｃ４０
Ｃ ２ ３ 设计 了井下 无线传 感 网络 的节 点，建立 了一 Ｃ４１
终 端 设 备 可 以是全 功 能设 备 ，也 可 以是精 简 能设
备 ，而协 调器和 路 由器 都必 须是全 功 能设备 。协调
个井下 无线 数据传 输系 统 。整 个 网络包括 传感器 节
２ ６． ３（ ）
［ Ｊ 卓静 ， 涛， １ ０ 施 靳晶．基 于 ＧＰ ／ Ｐ ／ Ｓ ＳＧ ＲＳＧＩ 车辆监控 系统 的研究与实现 田＿２０ ，２ ． ０６ （ ） ［ 】 徐 学军．基于 Ｇ Ｓ的配电网络拓 扑建模方 法与应用研 １ １ Ｉ 究 【】 Ｄ ．博士论文，００ ２ １．
节 点 （ Ｆ ） ， 以构 成井 下无 线 网络 的主 干 ， 防止 ＦＤ
２ １ ６ ｏ 中闯高新技 ０ ０ ２ 书全业 ６ ９
是 发送 和接收简 பைடு நூலகம்的信息 。
因为障碍 等原 因造成 各节 点 间信 号 的中断 。分布在 矿 井下 的各个传 感器 节 点采集煤矿 安 全生产 中的信 息后通过 路 由节点转 发到 中心协 调器节 点 ，最后 中 心 节 点将 数据通 过 Ｒ ２ ２ 口通信 电缆传 输到 井上 Ｓ３串 监控 中心分析处 理。 由于传 感器 节 点主要 是采集 煤矿 工作 环境 的参 数 ，本文 主要考 虑 的是瓦 斯浓度和 温湿 度 。我们 设 定 传感器 节 点之 间不通信 ，所有 节 点只与协 调器或