摘要：从人员安全的视点动身，经过运用传感器对矿井温湿度、瓦斯气体浓度以及矿工方位的实时监测，并运用老练的无线传感网络通讯技能和工业无线通讯设备，构成煤矿归纳监测体系，完成对煤矿井下作业的安全确保。
关键词：无线传感网络；温湿度传感器；瓦斯传感器；簇状网络
我国作为国际产煤大国，煤矿产值占国际35％。但我国一起也是矿难大国，因矿难的逝世人数竟占国际的80％，煤矿百万吨逝世率是美国的100倍、南非的30倍。这其间大多是因为瓦斯爆破引起的，严重威胁着矿工的生命安全。因而煤矿都需求树立完善的主动监测、预警体系，对矿井中的瓦斯、一氧化碳等易燃易爆气体含量以及温度、湿度等重要参数及时把握，确保工作环境的安全。
现在传统的管理方法根本都是靠工作人员实地观测并经过对讲机等通讯设备，人工向监控中心汇报情况，安全性和实时性都较差，还或许形成无法发现、漏报、迟报等风险。因而根据各种网络的主动监测体系成为了煤矿安全生产开展的方向。
国内现在在矿区运用的较老练的监测体系，大多选用有线方法，如KJF2000、KJ4／KJ2000等体系。但有线体系存在着布线费事、设备无法随意移动、难以进行人员盯梢定位等缺陷。因而根据无线传感网络的无线监测体系成为了现在研讨和使用的要点，但这些体系大多处于研讨阶段，相关现场设备大多是自主研制的样机，可靠性和实用性不高，而且往往功用单一。
本文经过对老练的无线传感网络设备和各种现场传感器的集成使用，完成对煤矿作业现场的温湿度、瓦斯浓度以及人员定位等重要信息的实时监测，具有体系开发难度低、可靠性高、功用全面等特色。
1 无线传感网络及设备
跟着计算机、通讯和网络技能的飞速开展，无线传感网络应运而生。工业无线网络是从新式的无线传感器网络开展而来的，具有低成本、低功耗、高度灵敏性、扩展性强等特色，已经成为继现场总线技能后的又一个研讨热门，文献关于工业无线网络的现状和开展趋势进行了研讨和比照。考虑到Zigbee技能使用的广泛性和老练性，因而该项目选用Disi公司根据Zigbee协议的工业用ConnectPort X网关及XBee ZB适配器产品。
1．1 Zigbee无线传感网络通讯协议
Zigbee是一种近间隔、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的双向无线通讯技能，由IEEE 802．15．4和Zigbee联盟一起拟定。Zi gbee技能广泛使用于各种短距低速的场合，如医疗护理、轿车主动化、农业主动化和遥测遥控等。Zigbee的网络设备一般分为三类：中心和谐器(PAN Coordinatox)、路由器(Router)和终端节点(End Device)。其间前两类具有路由功用，可组满意Mesh网络拓扑结构。而终端节点不具有路由功用，只能与中心和谐器或路由器单跳衔接，组成星型网络。终端节点的优势是能够进入休眠形式，以降低功耗。由这三类设备可组成各种不同的网络拓扑结构，如图1所示。
作为全球Zigbee和数传范畴的领跑者，美国Digi公司具有完好的Zigbee产品和解决方案。其间加强型Zigbee系列(XBee Pro)室外可视间隔到达1．6 km，最大传输速率250 kbps，支撑最新的Zigbee Pro协议，参数可装备，可组成恣意网络拓扑结构，具有网络安全加密、路由／终端节点主动参加网络、信道跳频等特色。而且作为工业级产品，具有较高的可靠性和工业使用价值。
1．2 ConnectPort X网关
ConnectPort X网关为无线XBee网络上的终端设备供给IP网络衔接。网关收集终端节点数据，处理后经过以太网、Wifi或无线蜂窝衔接发送到上级使用。可选多种装备。一起内置Python开发环境，运用户能够在网关中完成使用的定制，支撑不同使用。
ConnectPort X网关具有衔接状况及信号强度等指示，选用4”全向天线，经过10／100Mbps自适应RJ-45以太网端口完成与上级计算机的衔接。选用工业金属外壳规划，6～30VDC输入电压，安全性和电磁兼容性／抗扰度到达国际标准。
1．3 XBee ZB适配器／传感器
XBee ZB适配器经过一系列可供灵敏挑选的物理接口，与智能电子设备进行衔接，使这些智能电子设备具有了契合Zigbee协议的无线通讯才能。所供给的可选物理接口包含RS-232、RS-485、数字量I／O和模拟量I／O等。这些适配器有多种装备和定制选项供用户挑选，以满意不同使用的需求。它是传感器、控制器、其它有线使用和有通用接口设备无线联网的抱负挑选。
XBee ZB传感器集成了环境温度、光强和湿度丈量功用，温度丈量规模-18℃～55℃，光谱带宽规模360～970 nm，湿度丈量规模0～100％RH，电池供电，便于带着。
XBee—PRO ZB系列的发射功率达+17 dBm，接纳灵敏度-102 dBm；选用IP66外壳，到达三防作用；输入电压规模3．7～6VDC和9～30VDC可选，支撑外接电源或电池供电，并可装备为中心和谐器、路由节点和终端节点中的恣意一种。
