基于ZigBee技術的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

廣州周立功單片機發(fā)展有限公司

在本煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中，利用ZigBee無線網絡技術。實現(xiàn)井下人員的定位，同時對井下環(huán)境(如瓦斯、溫度、濕度等環(huán)境指標)進行實時監(jiān)控。在事故發(fā)生前，安全生產監(jiān)控中心可以隨時掌握井下不同位置的各種安全生產要素，從而采取積極有效的預防措施。事故發(fā)生后，可以掌握事故發(fā)生當時，甚至事故發(fā)生后相當一段時間內，井下工作人員的具體分布位置以及不同位置的瓦斯?jié)舛鹊惹闆r，以制定及時有效的搶救措施。并實施有效的現(xiàn)場搶救指揮。

根據現(xiàn)場實際需要，沿坑道每隔一定距離(50～500m)在坑道頂部設置一個ZigBee網絡接收節(jié)點，分散的ZigBee接收節(jié)點通過CAN總線連接到礦用分站。各節(jié)點的數(shù)據經過礦用分站處理后通過，以太網傳送到監(jiān)控中心。每一個需要定位的移動目標(列如礦工)，都隨身攜帶一個ZigBee發(fā)射模塊。每個ZigBee發(fā)射模塊都有唯一的ID號作為定位目標的身份標識。ZigBee發(fā)射模塊通過周期(如5s)猝發(fā)的方式向接收節(jié)點發(fā)送數(shù)據。兩個接收節(jié)點通過對信號強度的計數(shù)和現(xiàn)場實測校正便可以得出移動目標的定位信息。通過這樣的方式就組成了一個無線人員定位網絡，根據現(xiàn)場需要還可以在CAN總線上掛接其他的數(shù)據采集模塊(如瓦斯?jié)舛炔杉K。一氧化碳濃度采集模塊等)，以實現(xiàn)對井下環(huán)境的檢測、監(jiān)控和人員定位。同時，礦工攜帶的設備還可以預設一些報警數(shù)據，直接將收到的環(huán)境參數(shù)(如瓦斯?jié)舛?、含氧量、即時預警信息等)呈現(xiàn)出來。達到危險等級就報警，并自動上報控制臺，成為一個生命保障系統(tǒng)。ZICM2410是美國CEL公司自主研發(fā)的ZigBee ready模塊。為2.4GHz IEEE 802.15.4無線網絡提供一個高性能低成本的組網方案。系統(tǒng)組成框圖如圖1。

本方案采用短距離無線技術。不僅方便巡檢和故障排查(避免人員要到檢測設備端查看設備)。更重要的是它的定位及生命保障功能，在煤礦安全日益受到重視的今天，井下定位、礦工身體狀況監(jiān)控和井下即時環(huán)境安全監(jiān)控等措施需要裝備精良，真正實現(xiàn)生命安全第一位的原則。

基于AT86FR212的Zigbee無線通信在工業(yè)智能電源控制中的應用

張驛風

系統(tǒng)運作思路：終端安裝在車間的生產線上，數(shù)量根據生產線的需要確定，終端通過Zigbee的方式組成一個局域的網絡，整個網絡再通過一個控制管理節(jié)點連接到上位機。上位機可以安裝在車間管理人員可以觸及的地方，上位機接收管理人員的命令，請求終端具體執(zhí)行控制各自管理的電源系統(tǒng)。

設計思路：使用ATmegal281+AT86FR212設計終端。每個終端通過Zigbee網絡接收上位機的命令。井解釋執(zhí)行上位機的命令。終端主要控制繼電器的拉閘和跳閘動作。和讀取該點的溫度數(shù)據，回傳給上位機，終端的系統(tǒng)結構圖如圖1。

Zigbee部分基于Atmel的新推出的射頻芯片AT86RF212進行設計，該芯片符合IEEE802.15.4與P802.15.4c標準，采用zigbee、6LoWPAN及ISM技術頻段應用的700/800/900MHz頻段實現(xiàn)低功耗收發(fā)器。

軟件部分的zigbee協(xié)議棧使用Atmel提供的BitCloud庫。實現(xiàn)基于AT86RF212的Zigbee組網、路由功能，應用使用AvrStudi04+WinAVR進行編輯編譯調試。

上位機基于Atmel的AT91SAM9261 ARM9 CPU設計，主板擴展有32MB SDRAM，256MBNAND FLASH，7英寸TFT液晶屏幕，上位機系統(tǒng)結構圖如圖2。上位機使用WinCE5.0操作系統(tǒng)，應用基于MFC設計，實現(xiàn)了非常人性化的人機交互界面，車間管理人員通過WinCE的菜單和按鈕設置各終端的電源拉閘，跳閘控制策略。設置成功后。命令將通過Zigbee網絡路由到各個終端，終端接收到這些命令后就可以根據命令來實現(xiàn)電源的拉閘盒跳閘動作控制了。

貝能短距離數(shù)傳RF產品標準模塊

貝能科技有限公司

貝能EZRadio與EZRadioPro系列標準模塊基于Silicon Labs公司的EZRadio系列產品。是面向短距離數(shù)傳RF產品的無線應用方案。目前RF常見問題包括：輸出RF信號匹配(調諧)，發(fā)送和接收頻率漂移(距離縮短)，昂貴的RF元件，電池壽命，設計需求(源代碼和PCB)，RFI程師缺少、薪酬高，調整生產費用高。EZRadio系列產品具有自動天線調諧(多波段天線)，片上晶振調諧電容和嵌入式AFC，只需要晶振，低功耗占空比模式，低平均電流(<0.5 mA)等特點，現(xiàn)成的開發(fā)工具和示例使客戶無需專門的RF開發(fā)經驗、不需要調整生產就可以滿足RF產品需要。

主要特色賣點

·增加了收發(fā)距離。

·極大地降低了成本。

·延長了電池壽命。

·特殊的性能。

模塊的典型應用

·遙控器(熱水器、節(jié)能燈和GPS等)。

·家居安全與報警(煙霧報警器等)。

·遙控鑰匙(汽車門鎖遙控和防盜報警)。

·天氣預報機及天氣監(jiān)控器(監(jiān)測室內外的溫度、濕度、風、雨等數(shù)據)。

·個人/病人數(shù)據記錄(醫(yī)療報警/監(jiān)護儀)。

·遠程抄表(水，電，煤氣表)。

·智能家居(家用電器及燈飾的控制)。

·無線網絡系統(tǒng)(無線點菜機、無線教學系統(tǒng)等)。

·物品監(jiān)控器(行李跟蹤器、遙控尋找器等)。