基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，包括多组安全信息采集传输组件，每组设置在一个待监测区域内，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器、设有ZigBee模块的中间服务器、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器，瓦斯浓度检测器和煤粉浓度检测器通过无线通信连接中间服务器，中间服务器连接通讯主站，通讯主站连接主站报警器，通讯主站还连接现场报警器；通过多监测点布置，ZigBee通讯，有效监控掘进巷道内瓦斯、煤粉浓度，实现快速准确预警的煤矿井下安全监测系统。

【技术实现步骤摘要】
基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统
本技术涉及煤矿井下安全监测和无线通信
，尤其涉及一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统。
技术介绍
我国煤矿事故频繁发生，对煤矿井下的安全问题越来越受到国家安全部门和煤矿单位的重视。瓦斯爆炸和煤粉爆炸是最为主要及常见的矿难。其中，瓦斯爆炸是当瓦斯(CH4)浓度达到5％-16％之间，瓦斯与空气混合，在高温下急剧氧化，并产生冲击波的现象，是煤矿生产中的严重灾害。中国煤矿瓦斯爆炸的火源主要是电火花和爆破，主要发生地点是采掘工作面。煤矿瓦斯爆炸产生的瞬间温度可达1850℃～2650℃，压力可达初压的9倍，爆源附近气体以每秒几百米以上的速度向外冲击，使人员伤亡，巷道和器材设施毁坏。爆炸后氧浓度降低，生成大量CO2和CO，有窒息和中毒危险。再次，煤矿井下掘进巷道内的煤尘浓度存在较大的突变情况，一旦煤尘浓度超标，就容易引起煤粉爆炸。煤尘浓度超标，大量粉尘和煤尘不仅影响到了井下职工的身体健康，易引发煤尘爆炸危险，诱发安全生产事故。所以，加强对尘害的防治和监控是煤矿安全生产极其重要的一个方面。目前，瓦斯和煤粉浓度监测的及时性和有效性力度达不到，因此，对矿山瓦斯含量这一危险因素进行快速准确，实时监测和预警，是解决矿难频发的重要手段。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，通过多监测点布置，ZigBee通讯，能够有效监控掘进巷道内瓦斯、煤粉浓度，并传输至井下通讯基站，从而实现快速准确预警的煤炭矿山井下安全监测系统。本技术采用的技术方案为：一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，包括多组安全信息采集传输组件，每组安全信息采集传输组件设置在一个待监测区域内，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器、设有ZigBee模块的中间服务器、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器均匀分布在掘进巷道的一个待监测区域内，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器通过无线通信连接中间服务器，中间服务器通过现场总线连接通讯主站，通讯主站的第一预警端通过现场总线连接主站报警器，通讯主站的第二预警端通过中间服务器无线连接携带有ZigBee模块的现场报警器。所述的携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器包括ZigBee无线通信模块和瓦斯浓度传感器，瓦斯浓度传感器的采集信号输出端连接ZigBee无线通信模块。所述的携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器包括ZigBee无线通信模块和煤粉浓度传感器，煤粉浓度传感器的采集信号输出端连接ZigBee无线通信模块。所述的ZigBee模块的中间服务器包括ZigBee无线通信模块和监测分站，ZigBee无线通信模块连接监测分站的无线信息通信端。所述的携带有ZigBee模块的现场报警器包括ZigBee无线通信模块和矿用隔爆警示灯，ZigBee无线通信模块连接矿用隔爆警示灯。本技术在每一个待监测区域内设置一组安全信息采集传输组件，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器、设有ZigBee模块的中间服务器、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器，每个待检测区域中的ZigBee无线通信模块无线构成一个自组织的无线网络，瓦斯浓度传感器和煤粉浓度传感器将检测到的瓦斯浓度信息和煤粉浓度信息通过ZigBee无线通信模块发送给到监测分站中，若超标，则及时启动矿用隔爆警示灯，同时，监测分站通过现场总线，将接收到的信息发送给通讯主站。通讯主站对接收到的信息进行预测处理，做到有效监测。到达预警值，则启动主站报警器，通知通讯主站人员哪个区域存在危险，需要及时控制；同时，通过中间服务器无线连接携带有ZigBee模块的现场报警器，及时通知该该检测区域的工作人员，及时采取措施，防止出现矿难。附图说明图1为本技术的网络拓扑结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括多组安全信息采集传输组件，每组安全信息采集传输组件设置在一个待监测区域内，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器1、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器2、设有ZigBee模块的中间服务器3、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器4，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器1和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器2均匀分布在掘进巷道一个待监测区域内，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器1和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器2通过无线通信连接中间服务器3，中间服务器3通过现场总线连接通讯主站，通讯主站的第一预警端通过现场总线连接主站报警器，通讯主站的第二预警端通过中间服务器3无线连接携带有ZigBee模块的现场报警器4。所述的携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器1包括ZigBee无线通信模块和瓦斯浓度传感器，瓦斯浓度传感器的采集信号输出端连接ZigBee无线通信模块。所述的携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器2包括ZigBee无线通信模块和煤粉浓度传感器，煤粉浓度传感器的采集信号输出端连接ZigBee无线通信模块。所述的ZigBee模块的中间服务器3包括ZigBee无线通信模块和监测分站，ZigBee无线通信模块连接监测分站的无线信息通信端。所述的携带有ZigBee模块的现场报警器4包括ZigBee无线通信模块和矿用隔爆警示灯，ZigBee无线通信模块连接矿用隔爆警示灯，矿用隔爆警示灯可由市场购买，属于现有成熟技术，在此不再赘述。下面结合附图说明本技术的工作原理：正常使用时，首先按照掘进巷道内的需求，将掘进巷道划分为多个待监测区域，每个待监测区域的范围大小需要考虑到ZigBee无线通信模块的传输距离。之后，将一组安全信息采集传输组件设置在一个待监测区域内。并将一组安全信息采集传输组件种的多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器1和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器2均匀布置在一个待检测区域中，使得瓦斯浓度检测器1和煤粉浓度检测器2能够完全覆盖此待检测区域。瓦斯浓度传感器和煤粉浓度传感器将检测到的瓦斯浓度信息和煤粉浓度信息发送给ZigBee无线通信模块，ZigBee无线构成一个自组织的无线网络，之后，信息被传输到监测分站中，监测分站设有处理器，处理器能够进行数据的分析、处理。监测分站对接收到的信息进行比较处理，判定此区域内的瓦斯浓度或者煤粉浓度是否超标，若超标，则及时启动矿用隔爆警示灯，若不超标，则正常处理存储。同时，监测分站通过现场总线，将接收到的信息发送给通讯主站。通讯主站对接收到的信息进行更加细化的预测处理，做到有效监测。到达预警值，则会通过第一预警端通过现场总线导通主站报警器，通知通讯主站人员哪个区域存在危险，需要及时控制；通讯主站的第二预警端通过中间服务器3无线连接携带有ZigB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，其特征在于：包括多组安全信息采集传输组件，每组安全信息采集传输组件设置在一个待监测区域内，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器、设有ZigBee模块的中间服务器、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器均匀分布在掘进巷道的一个待监测区域内，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器通过无线通信连接中间服务器，中间服务器通过现场总线连接通讯主站，通讯主站的第一预警端通过现场总线连接主站报警器，通讯主站的第二预警端通过中间服务器无线连接携带有ZigBee模块的现场报警器。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，其特征在于：包括多组安全信息采集传输组件，每组安全信息采集传输组件设置在一个待监测区域内，每组安全信息采集传输组件包括多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器、多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器、设有ZigBee模块的中间服务器、通讯主站、主站报警器和携带有ZigBee模块的现场报警器，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器均匀分布在掘进巷道的一个待监测区域内，多个携带有ZigBee模块的瓦斯浓度检测器和多个携带有ZigBee模块的煤粉浓度检测器通过无线通信连接中间服务器，中间服务器通过现场总线连接通讯主站，通讯主站的第一预警端通过现场总线连接主站报警器，通讯主站的第二预警端通过中间服务器无线连接携带有ZigBee模块的现场报警器。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的煤矿井下掘进巷道瓦斯、煤粉监测预警系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高伟，冉二卫，黄旭，
申请(专利权)人：刘高伟，
类型：新型
国别省市：河南,41