一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统

1.一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，包括地面调度中心、骨干网、普通WSN节点、Sink节点、主巷道、支巷道与巷道分支处，所述普通WSN节点均匀分布在支巷道上，所述Sink节点分布在巷道分支处，所述骨干网分布在主巷道上，所述普通WSN节点通过无线传感器网络汇聚至Sink节点，所述Sink节点通过有线的方式与骨干网相连接，所述骨干网与地面调度中心相连。
2.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述普通WSN节点为传感器网络节点。
3.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述传感器网络节点包括前端设备、外部接口与传感器节点，所述传感器节点包括前置电路，CC2430，电源及电池管理电路以及调试接口。
4.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述传感器网络节点采用甲烷传感器，所述甲烷传感器使用载体催化传感元件。
5.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述载体催化传感原件包括工作元件与比较元件。
6.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述Sink节点为低功耗单片机PIC18F4620、电源及电池管理电路、存储器、报警电路、本地显示，CC2420以及接口电路组成。
7.根据权利要求1所述的基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，其特征在于，所述Sink节点为若干个，所述若干个Sink节点轮换或者同时工作。

一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及瓦斯监测系统，尤其为一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统。\n背景技术\n[0002] 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，简称WSN)被列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。其在各行各业的应用，如工业自动化、医疗监护、煤矿监控智能家居等都带动着新兴短距离无线通信技术的发展。无线传感器网络作为一种新兴的技术应用到煤矿中是未来的趋势，针对巷道而言，支巷道是最适合使用无线传感器网络的地方。基于此，研究一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统显得尤为重要。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是解决目前巷道监测系统实时性不高、不够智能、成本高等缺点，提出一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统。\n[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，包括地面调度中心、骨干网、普通WSN节点、Sink节点、主巷道、支巷道与巷道分支处，所述普通WSN节点均匀分布在支巷道上，所述Sink节点分布在巷道分支处，所述骨干网分布在主巷道上，所述普通WSN节点通过无线传感器网络汇聚至Sink节点，所述Sink节点通过有线的方式与骨干网相连接，所述骨干网与地面调度中心相连。\n[0005] 进一步的，所述普通WSN节点为传感器网络节点。\n[0006] 进一步的，所述传感器网络节点包括前端设备、外部接口与传感器节点，所述传感器节点包括前置电路，CC2430，电源及电池管理电路以及调试接口。\n[0007] 进一步的，所述传感器网络节点采用甲烷传感器，所述甲烷传感器使用载体催化传感元件。\n[0008] 进一步的，所述载体催化传感原件包括工作元件与比较元件。\n[0009] 进一步的，所述Sink节点为低功耗单片机PIC18F4620、电源及电池管理电路、存储器、报警电路、本地显示，CC2420以及接口电路组成。\n[0010] 优选的，所述Sink节点为若干个，所述若干个Sink节点轮换或者同时工作。\n[0011] 有益效果\n[0012] 本发明WSN作为一种新兴的应用型技术，具有体积小、成本低、功耗小和组网灵活方便等优点，其广泛的应用也在改变着人们的生活。本系统满足矿井巷道环境多参数监测的需求，根据矿井巷道地形的特点设计而成，并克服了有线传感器网络的局限性，避免了其他无线通信技术高功耗的缺点。本系统简单、可靠、经济，具有很好的应用前景。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明的系统框图。\n[0014] 图2为本发明的Sink节点硬件框图。\n具体实施方式\n[0015] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：\n[0016] 结合图1与图2，一种基于WSN的井下巷道瓦斯监测系统，包括地面调度中心、骨干网、普通WSN节点、Sink节点、主巷道、支巷道与巷道分支处，所述普通WSN节点均匀分布在支巷道上，所述Sink节点分布在巷道分支处，所述骨干网分布在主巷道上，所述普通WSN节点通过无线传感器网络汇聚至Sink节点，所述Sink节点通过有线的方式与骨干网相连接，所述骨干网与地面调度中心相连。\n[0017] 进一步的，所述普通WSN节点为传感器网络节点。\n[0018] 进一步的，所述传感器网络节点包括前端设备、外部接口与传感器节点，所述传感器节点包括前置电路，CC2430，电源及电池管理电路以及调试接口。\n[0019] 进一步的，所述传感器网络节点采用甲烷传感器，所述甲烷传感器使用载体催化传感元件。\n[0020] 进一步的，所述载体催化传感原件包括工作元件与比较元件。\n[0021] 进一步的，所述Sink节点为低功耗单片机PIC18F4620、电源及电池管理电路、存储器、报警电路、本地显示，CC2420以及接口电路组成。\n[0022] 优选的，所述Sink节点为若干个，所述若干个Sink节点轮换或者同时工作。\n[0023] 本发明的工作原理与功能：无线传感器网络作为一种新兴的技术应用到煤矿中是未来的趋势，针对巷道而言，支巷道是最适合使用无线传感器网络的地方。一般来说信息通常只能从分支巷道一头接入井下主干网络，这就形成了各种信息均向一边流动的格局，造成信息流量统计具有不均匀性，呈现一头小一头大的棒槌式结构。因此分支巷道中可以采用性能较低的WSN节点，普通WSN节点只需要完成数据的采集以及传输，而在巷道分支处，则可以采用多个性能较高的Sink节点轮换或者同时工作，增强系统处理数据的能力，同时负责协调和收集支巷道其余节点的工作状态和所监测的数据,并通过有线网络接入骨干网。\n如图1所示，支巷道的普通节点负责采集瓦斯浓度，然后通过无线传感器网络汇聚至Sink节点，Sink节点通过有线的方式和骨干网相连接。骨干网将无线传感器网络采集到的参数目标信息发送到本地地面调度中心，地面调度中心根据收集到的参数目标信息对矿井进行实时监控，随时注意到矿井中各地段、区域的参数目标的变化情况，对突发情况做出迅速的应急反应，根据准确的定位技术，向危险区域发出预警信号，实现控制中心对煤矿安全生产的实时监控与调度。\n[0024] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。