基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及矿压检测技术领域，它公开了一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，包括监控中心和采集与传输系统，所述采集和传输系统的功能是实现对井下参数的检测和检测数据传输；所述采集与传输系统包括Zigbee网络协调器、路由设备和终端设备；所述Zigbee网络协调器通过传输总线相连与上层矿用分站进行通信，所述上层矿用分站通过调制解调器与所述监控中心相连，实现无线网络与系统监控中心的通讯。本实用新型专利技术将物联网技术拓展到煤矿的矿压监测系统，通过终端节点和协调器搭建网络平台，每个终端节点的信息都将通过无线网络传送给中心协调器，通过中心协调器管理系统来监测整个矿井的安全信息，使得矿压监测系统更加趋于智能化。

【技术实现步骤摘要】
基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统
本技术涉及矿压检测
，尤其涉及到基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统。
技术介绍
煤矿安全生产一直是国家和社会大众重点关注的热点问题，在能源紧缺，国家快速发展的现状下，煤矿的安全生产问题更是成为我们关注的话题。煤矿井下的巷道压力监测一直是煤矿安全的重中之重，由于井下环境的特殊性，煤矿的安全监测一直存在着安全隐患。现有的井下巷道压力监测系统大多有线传输方式，但是有线传输方式在长期的应用中越来越多的暴露出它的缺点。采用有线方式传输，系统对线路的依赖性较强，井下布线困难、环境适应性差、易被机械设备损坏、成本高、维护量大；当某段线路出现故障，就会导致监测区域内局部网络失去监测功能；有线方式的扩展性较差，不利于通讯网络根据开采进展的灵活改变。 物联网技术作为一种新兴技术，它的飞速发展为矿压监测提供了新的手段。基于物联网的矿压监测系统能够解决有线方式监测系统所存在的以上问题，同时也使得煤矿安全监测系统的数据传输性能和效率都得到提高，并降低了系统扩展所带来的成本，提高了煤矿的生产效率和安全指数。ZigBee技术作为一个最近新出现的通信技术，以其协议简单，成本低，功耗小，组网容易等特点，在智能家居设计，楼宇智能控制，工业监控领域得到了广泛的应用。因此采用Zigbee技术来提高煤矿的安全无线网络监测的实时性和可靠性成为一个新的思路和方法。 随着生产能力的提高、开采强度的增大和向深部开采转移，顶板安全等问题越来越凸现，主要体现在三个方面:一是以锚杆支撑为主要形式的巷道稳定性，需要监测手段进行评估及潜在的危险性预测；二是超前支承压力影响范围，压力集中程度，支承压力高峰位置，以及支承压力前移速度等等这些与超前支护和冲击地压密切相关因素监测问题；三是回采工作面支护稳定性和安全性。我国几乎所有煤矿都面临开采顶板安全问题，而这些问题往往由于局限于相对落后的监测手段和信息处理技术而被忽略，这是顶板管理不到位，弓丨发事故的主要原因。因此，着眼于国内研究的前列，充分利用网络资源，建立“基于物联网的矿压监测系统”，对促使煤矿安全上一新台阶具有实际意义，在全国煤矿中具有重要推广应用价值。 中国专利201220026066.4公开了一种基于Zigbee无线通信的多参数矿压监测系统，它包括数据控制模块、电源模块、存储模块和单线圈电流型振弦传感器，其特征在于它还包括第一 A/D转换模块、电磁福射传感器、基于Zigbee无线通信模块、第二 A/D转换模块和声传感器；电源模块的输出端与数据控制模块的电源信号输入端连接，存储模块的数据输入输出端与数据控制模块的第一数据输入输出端连接，单线圈电流型振弦传感器的激振信号输入端与数据控制模块的第二信号输出端连接，单线圈电流型振弦传感器的拾振控制信号输出端与数据控制模块的第三信号输入端连接，基于Zigbee无线通信模块的信号输入输出端与数据控制模块的第四信号输入输出端连接，电磁辐射传感器的信号输出端与第一 A/D转换模块的信号输入端连接，第一 A/D转换模块的信号输出端与数据控制模块的第五信号输入端连接，声传感器的信号输出端与第二 A/D转换模块的信号输入端连接，第二A/D转换模块的信号输出端与数据控制模块的第六信号输入端连接。该技术的优点在于采用振弦传感器对顶板压力进行直接检测的同时，根据顶板压力、声发射和电磁辐射之间的耦合关系，采用Zigbee无线通信的方式，建立多参量的无线传感网络节点。多参量耦合提高了顶板来压的预报精度，采用无线传输方式，解决了在井巷和工作面布线困难的问题，还降低了支架工在煤机支架联动时需要随时检查信号传输电缆的劳动强度和因此而带来的危险性。该技术虽在保证煤矿安全生产，提高生产率和设备利用率等方面发挥了重要作用，但还有待于进一步发展完善。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，使得矿压监测系统更加趋于智能化。 为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案: 一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，其特征在于，包括监控中心和采集与传输系统，所述采集和传输系统的功能是实现对井下参数的检测和检测数据传输；所述采集与传输系统包括zigbee网络协调器、路由设备和终端设备；所述zigbee网络协调器通过传输总线相连与上层矿用分站进行通信，所述上层矿用分站通过调制解调器与所述监控中心相连，实现无线网络与系统监控中心的通讯；所述zigbee网络协调器可采用外部本安电源供电；所述系统沿巷道每隔大约70m在坑道顶部设置一个路由设备。 优选的，所述监控中心的功能是对采集与传输系统转发的环境参数数据进行分析、存储和显示，并支持环境参数查询功能，包括工作阻力检测、顶板离层检测、锚杆应力检测和钻孔应力检测。 更优选的，所述路由设备节点是FFD路由设备节点，包括工作路由和备用路由，在设计路由设备节点的位置时，确保每个路由设备至少可与两个以上工作路由节点和一个备用路由节点进行通信，并在井下巷道的弯道处设置路由节点。 本技术将物联网技术拓展到煤矿的矿压监测系统，通过终端节点和协调器搭建网络平台，每个终端节点的信息都将通过无线网络传送给中心协调器，通过中心协调器管理系统来监测整个矿井的安全信息，使得矿压监测系统更加趋于智能化。 【附图说明】 图1为本技术结构框图； 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术的技术方案作进一步具体说明。 如图1所示，一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，包括监控中心和采集与传输系统，监控中心的功能是对采集与传输系统转发的环境参数数据进行分析、存储和显示，并支持环境参数查询功能，包括工作阻力检测、顶板离层检测、锚杆应力检测和钻孔应力检测。采集和传输系统的功能是实现对井下参数的检测和检测数据传输。采集与传输系统包括zigbee网络协调器、路由设备和终端设备。zigbee网络协调器通过传输总线相连与上层矿用分站进行通信，上层矿用分站通过调制解调器与监控中心相连，实现无线网络与系统监控中心的通讯；zigbee网络协调器可采用外部本安电源供电。系统沿巷道每隔大约70m在坑道顶部设置一个路由设备，路由设备节点是FFD路由设备节点，包括工作路由和备用路由，在设计路由设备节点的位置时，确保每个路由设备至少可与两个以上工作路由节点和一个备用路由节点进行通信，并在井下巷道的弯道处设置路由节点。 组建一个完整的ZigBee网状网络包括两个步骤:网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤:通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。 ZigBee网络的建立是由网络协调器发起的，任何一个ZigBee节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求: (I)节点是FFD节点，具备ZigBee协调器的能力； (2)节点还没有与其他网络连接，当节点已经与其他网络连接时，此节点只能作为该网络的子节点，因为一个ZigBee网络中有且只有一个网络协调器。 网络初始化的具体流程如下: (I)确定网络协调器。首先判断节点是否是FFD节点，接着判断此FFD节点是否在其他网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，其特征在于，包括监控中心和采集与传输系统，所述采集和传输系统的功能是实现对井下参数的检测和检测数据传输；所述采集与传输系统包括Zigbee网络协调器、路由设备和终端设备；所述Zigbee网络协调器通过传输总线相连与上层矿用分站进行通信，所述上层矿用分站通过调制解调器与所述监控中心相连，实现无线网络与系统监控中心的通讯；所述Zigbee网络协调器可采用外部本安电源供电；所述系统沿巷道每隔大约70m在坑道顶部设置一个路由设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于Zigbee无线通讯技术的矿压检测系统，其特征在于，包括监控中心和采集与传输系统，所述采集和传输系统的功能是实现对井下参数的检测和检测数据传输；所述采集与传输系统包括Zigbee网络协调器、路由设备和终端设备；所述Zigbee网络协调器通过传输总线相连与上层矿用分站进行通信，所述上层矿用分站通过调制解调器与所述监控中心相连，实现无线网络与系统监控中心的通讯；所述Zigbee网络协调器可采用外部本安电源供电；所述系统沿巷道每隔大约70m在坑道顶部设置一个路由设备。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成玉，张辉莹，李学哲，邓永红，张晓宇，赵立永，张全柱，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：新型
国别省市：河北;13