近年来,我国的煤矿安全事故频繁发生,特别是重大事故屡见不鲜,造成了重大的人员伤亡和巨大的经济损失。在这些事故中,绝大多数都是瓦斯爆炸事故。所以一个实时准确、功能健全的煤矿井下瓦斯安全监控系统对于煤矿的安全生产有着重要意义。而现有的煤矿瓦斯监测系统采用有线传输方式有许多不足,如布线困难,监测范围小,传输距离不能灵活扩展、“长距离”传感器接线电阻过大、抗干扰能力差等。
本文在对目前国内外煤矿井下瓦斯安全监控系统的背景和发展现状进行资料查找和调研的基础上,针对传统煤矿瓦斯监控系统的不足,提出了一种采用ZigBee无线传感器网络与虚拟仪器技术相结合的煤矿瓦斯监测方案。该方案采用ZigBee无线通信技术构建无线传感器网络,利用LabVIEW2009作为开发环境,设计出上位机监测系统软件。提出了基于ZigBee无线传输网络和LabVIEW的瓦斯监控系统总体设计方案和Zigbee无线网络设计方案。详细对系统硬件进行设计,主要包括核心板的CC2530单片机、天线接口、晶振以及I/O扩展口和底板的电源电路、LED电路、串口电路的设计以及传感器模块加热驱动电路及信号采集电路的设计。对系统软件进行设计,包括协调器和终端节点的软件设计以及上位机监控端软件的详细设计。
最后对系统进行了测试,测试结果表明,该系统具有数据实时显示、超限报警、生成日/月报表、瓦斯浓度的定时存储、统计信息的存储、历史曲线和统计信息查询、日/月报表的查询等功能。具有较强的灵活性、可维护性和可扩展性、良好的稳定性、低功耗、易于维护等特点。可实现对煤矿瓦斯浓度信息的实时监测功能。这对完善煤矿安全监控系统理论,提高煤矿安全监控和管理水平具有重要的意义。
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