基于ＺｉｇＢｅｅ技术的煤矿安全监控系统等

基于ZigBee技术的煤矿安全监控系统

广州周立功单片机发展有限公司

在本煤矿监控系统中，利用ZigBee无线网络技术。实现井下人员的定位，同时对井下环境(如瓦斯、温度、湿度等环境指标)进行实时监控。在事故发生前，安全生产监控中心可以随时掌握井下不同位置的各种安全生产要素，从而采取积极有效的预防措施。事故发生后，可以掌握事故发生当时，甚至事故发生后相当一段时间内，井下工作人员的具体分布位置以及不同位置的瓦斯浓度等情况，以制定及时有效的抢救措施。并实施有效的现场抢救指挥。

根据现场实际需要，沿坑道每隔一定距离(50～500m)在坑道顶部设置一个ZigBee网络接收节点，分散的ZigBee接收节点通过CAN总线连接到矿用分站。各节点的数据经过矿用分站处理后通过，以太网传送到监控中心。每一个需要定位的移动目标(列如矿工)，都随身携带一个ZigBee发射模块。每个ZigBee发射模块都有唯一的ID号作为定位目标的身份标识。ZigBee发射模块通过周期(如5s)猝发的方式向接收节点发送数据。两个接收节点通过对信号强度的计数和现场实测校正便可以得出移动目标的定位信息。通过这样的方式就组成了一个无线人员定位网络，根据现场需要还可以在CAN总线上挂接其他的数据采集模块(如瓦斯浓度采集模块。一氧化碳浓度采集模块等)，以实现对井下环境的检测、监控和人员定位。同时，矿工携带的设备还可以预设一些报警数据，直接将收到的环境参数(如瓦斯浓度、含氧量、即时预警信息等)呈现出来。达到危险等级就报警，并自动上报控制台，成为一个生命保障系统。ZICM2410是美国CEL公司自主研发的ZigBee ready模块。为2.4GHz IEEE 802.15.4无线网络提供一个高性能低成本的组网方案。系统组成框图如图1。

本方案采用短距离无线技术。不仅方便巡检和故障排查(避免人员要到检测设备端查看设备)。更重要的是它的定位及生命保障功能，在煤矿安全日益受到重视的今天，井下定位、矿工身体状况监控和井下即时环境安全监控等措施需要装备精良，真正实现生命安全第一位的原则。

基于AT86FR212的Zigbee无线通信在工业智能电源控制中的应用

张驿风

系统运作思路：终端安装在车间的生产线上，数量根据生产线的需要确定，终端通过Zigbee的方式组成一个局域的网络，整个网络再通过一个控制管理节点连接到上位机。上位机可以安装在车间管理人员可以触及的地方，上位机接收管理人员的命令，请求终端具体执行控制各自管理的电源系统。

设计思路：使用ATmegal281+AT86FR212设计终端。每个终端通过Zigbee网络接收上位机的命令。井解释执行上位机的命令。终端主要控制继电器的拉闸和跳闸动作。和读取该点的温度数据，回传给上位机，终端的系统结构图如图1。

Zigbee部分基于Atmel的新推出的射频芯片AT86RF212进行设计，该芯片符合IEEE802.15.4与P802.15.4c标准，采用zigbee、6LoWPAN及ISM技术频段应用的700/800/900MHz频段实现低功耗收发器。

软件部分的zigbee协议栈使用Atmel提供的BitCloud库。实现基于AT86RF212的Zigbee组网、路由功能，应用使用AvrStudi04+WinAVR进行编辑编译调试。

上位机基于Atmel的AT91SAM9261 ARM9 CPU设计，主板扩展有32MB SDRAM，256MBNAND FLASH，7英寸TFT液晶屏幕，上位机系统结构图如图2。上位机使用WinCE5.0操作系统，应用基于MFC设计，实现了非常人性化的人机交互界面，车间管理人员通过WinCE的菜单和按钮设置各终端的电源拉闸，跳闸控制策略。设置成功后。命令将通过Zigbee网络路由到各个终端，终端接收到这些命令后就可以根据命令来实现电源的拉闸盒跳闸动作控制了。

贝能短距离数传RF产品标准模块

贝能科技有限公司

贝能EZRadio与EZRadioPro系列标准模块基于Silicon Labs公司的EZRadio系列产品。是面向短距离数传RF产品的无线应用方案。目前RF常见问题包括：输出RF信号匹配(调谐)，发送和接收频率漂移(距离缩短)，昂贵的RF元件，电池寿命，设计需求(源代码和PCB)，RFI程师缺少、薪酬高，调整生产费用高。EZRadio系列产品具有自动天线调谐(多波段天线)，片上晶振调谐电容和嵌入式AFC，只需要晶振，低功耗占空比模式，低平均电流(<0.5 mA)等特点，现成的开发工具和示例使客户无需专门的RF开发经验、不需要调整生产就可以满足RF产品需要。

主要特色卖点

·增加了收发距离。

·极大地降低了成本。

·延长了电池寿命。

·特殊的性能。

模块的典型应用

·遥控器(热水器、节能灯和GPS等)。

·家居安全与报警(烟雾报警器等)。

·遥控钥匙(汽车门锁遥控和防盗报警)。

·天气预报机及天气监控器(监测室内外的温度、湿度、风、雨等数据)。

·个人/病人数据记录(医疗报警/监护仪)。

·远程抄表(水，电，煤气表)。

·智能家居(家用电器及灯饰的控制)。

·无线网络系统(无线点菜机、无线教学系统等)。

·物品监控器(行李跟踪器、遥控寻找器等)。