无线瓦斯传感器

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无线瓦斯传感器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种无线瓦斯传感器，属于瓦斯传感器技术领域。\n背景技术\n[0002] 随着煤炭工业的发展，安全问题成为需要解决的首要问题。在我国煤矿安全事故中，瓦斯爆炸事故造成的伤亡数占所有重大事故伤亡人数的50％以上，成为实现安全生产的最大障碍。瓦斯灾害给煤矿带来的最大危害是威胁井下人员生命，摧毁矿井设施，迫使矿井停产，并需要投入大量人力物力抢险救灾。因此，对瓦斯进行实时检测在煤矿生产安全系统中显得非常重要，若要实现瓦斯的动态连续检测，需要有高性能的无线瓦斯传感器。\n[0003] 已有的瓦斯传感器普遍存在寿命短、稳定性差、调节周期短等问题，具体表现如下：\n[0004] 1、检测元件使用寿命短：由于现有的检测元件性能较差，平均只能使用3至6个月，如果元件活性下降，又未及时发现，轻则精度下降，重则呈现“死探头”，即对瓦斯根本不起反应。\n[0005] 2、传感器的准确度与线性度达不到产品检定规程规定的基本误差范围，指示值与实际值之间误差太大，或低端较准，高端不准，或高端较准，低端不准。\n[0006] 3、性能不稳定，显示数字乱跳：有的元件在测量范围内受到较高浓度的瓦斯(如\n2％左右)冲击后，几分钟之内就失效了，有的虽然没有失效，但元件灵敏度显著下降。\n[0007] 4、传感器受到震动(如放炮或移动碰撞)和风速变化影响时，数字跳动，零点漂移，造成工作不稳定。\n[0008] 由于上述原因，瓦斯传感器每周都需要调校一次，而频繁的调校又会使传感器的机芯受潮进而影响传感器仪表的性能和寿命。\n[0009] 综合国内外煤矿安全系统的特点，随着矿井开采深度的增加，现有传感器系统的扩展性和现行通信网络的灵活性不强，造成了已经存在的信息安全系统的更新速度不够。\n由于开采计划伴随井下煤矿的分布情况而变化，有线网络的扩展性跟不上开采的实际要求，使得网络的数据可靠性和实时性得不到保证，难以确保重要的安全数据、控制数据和井下仪表的检测数据的及时传输。现行的无线网络技术不适合煤矿安全系统的具体应用。\n[0010] 由于煤矿安全信息技术的网络化程度不高，井下安全信息不能及时传到井上安全控制中心，导致煤矿事故频繁发生。现有的煤矿安全信息系统大多是通过有线网络建立的，随着煤矿开采的日益变化，煤矿井下的物理结构日新月异地改变着，原先设计好的有线网络传输系统很难做到完全的监测覆盖，重新建立新的有线网络系统，在成本上，人力上，扩展性等方面都不符合实际情况的发展。\n[0011] 传感器是获取信息的工具，是信息技术(包括传感与控制技术、通讯技术和计算机技术)的三大支柱之一，它位于信息系统的最前端，其特性的好坏、输出信息的可靠性对整个系统质量至关重要。\n[0012] 智能传感器系统是一门现代综合技术，它将传感器、计算机和通讯技术有机地结合在一起构成系统，是当今世界正在迅速发展的高新技术。智能传感器系统与传统传感器相比，具有如下特点：\n[0013] 1.高精度\n[0014] 智能传感器系统由于采用微型计算机管理及数据处理，因而可采用多种方案来保证它的高精度，通过软件不仅可修正各种确定性系统误差，而且还可适当地补充随机误差、降低噪声，大大提高了传感器精度。\n[0015] 2.高可靠性\n[0016] 集成传感器系统小型化，消除了传统结构的某些不可靠因素，改善了整个系统的抗干扰性能；同时它具有自诊断、自校准和数据存储功能(对于智能结构系统还有自适应功能)，具有良好的稳定性。\n[0017] 3.高性能价格比\n[0018] 在相同精度的要求下，多功能智能传感器与单一功能的普通传感器相比，性能价格比明显提高，尤其是在采用较便宜的单片机后更为明显。\n[0019] 4.多功能化\n[0020] 智能传感器可以实现多传感器多参数综合测量，可编程扩大测量与使用范围；有一定的自适应能力，根据检测对象或条件的改变，相应地改变量程及输出数据的形式；具有数字通信接口功能，直接送入远地计算机进行处理；具有多种数据输出形式，适配各种应用系统。\n[0021] 载体催化瓦斯传感器以其灵敏度高、测量范围大、频率响应范围宽、体积小等优点，广泛应用于煤矿的瓦斯浓度检测系统。但也存在着“零漂”和受温度影响非线性误差比较大的缺点，从而影响了传感器的测量精度。改进型BP神经网络具有良好的非线性逼近能力，广泛应用于传感器的非线性校正；ZigBee是一种低复杂度、低功耗、低成本、低数据速率、短距离双向无线通信技术，可以实现传感器数据的无线传输。\n实用新型内容\n[0022] 本实用新型是为了解决现有瓦斯传感器存在零点漂移的问题，提供一种无线瓦斯传感器。\n[0023] 本实用新型所述的无线瓦斯传感器由电源管理模块、传感单元、信号调理电路、ZigBee模块、存诸器和定时器组成，\n[0024] 电源管理模块为传感单元、信号调理电路和ZigBee模块提供工作电源，传感单元的检测信号输出端连接信号调理电路检测信号输入端，信号调理电路检测信号输出端连接ZigBee模块的检测信号输入端，ZigBee模块将检测信号通过发射通路从天线发射出去；\n[0025] 存诸器的存储信号输入输出端连接ZigBee模块的存储信号输出输入端；定时器的定时信号输入输出端连接ZigBee模块的定时信号输出输入端。\n[0026] 本实用新型的优点是：本实用新型采用的ZigBee模块技术作为一种新的短距离通信技术，因协议简单、成本低、功耗低、组网容易等特点，将瓦斯传感器的通信方式提到一个比较高的层面上。\n[0027] 本实用新型采用载体催化传感器作为传感单元，针对现有载体催化瓦斯传感器存在零点漂移和非线性误差大的缺陷，利用单片机电路进行零点漂移的智能校正，单片机电路可采用改进型BP神经网络对传感器进行非线性校正，解决了现有载体催化瓦斯传感器的零点漂移问题，使工作状态稳定，性能更好，使用寿命延长。\n附图说明：\n[0028] 图1为本实用新型的无线瓦斯传感器的电路原理框图；\n[0029] 图2为具体实施方式四所述的采用MC13193型射频芯片实现射频电路4-1的具体电路原理图；\n[0030] 图3为具体实施方式六所述的信号调理电路3的电路原理图。\n具体实施方式\n[0031] 具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式由电源管理模块1、传感单元2、信号调理电路3、ZigBee模块4、存诸器5和定时器6组成，\n[0032] 电源管理模块1为传感单元2、信号调理电路3和ZigBee模块4提供工作电源，传感单元2的检测信号输出端连接信号调理电路3检测信号输入端，信号调理电路3检测信号输出端连接ZigBee模块4的检测信号输入端，ZigBee模块4将检测信号通过发射通路从天线发射出去；\n[0033] 存诸器5的存储信号输入输出端连接ZigBee模块4的存储信号输出输入端；定时器6的定时信号输入输出端连接ZigBee模块4的定时信号输出输入端。\n[0034] 具体实施方式二：本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述ZigBee模块4由射频电路4-1和单片机电路(4-2)组成，\n[0035] 单片机电路(4-2)的检测信号输入端是ZigBee模块4的检测信号输入端，单片机电路(4-2)的信号输出输入端连接射频电路4-1的信号输入输出端，射频电路4-1的发射通路是ZigBee模块4的发射通路。其它与实施方式一相同。\n[0036] 具体实施方式三：本实施方式为对实施方式二的进一步说明，所述单片机电路(4-2)采用型号为MC9S08GT60的单片机电路；所述射频电路4-1采用型号为MC13193的射频电路。其它与实施方式二相同。\n[0037] 本实施方式中的射频芯片MC13193是Freescale公司开发的符合IEEE802.15.4标准的基带数据调制解调器的射频收发芯片。该芯片性能稳定，功耗很低，采用经济高效的CMOS设计，几乎不需要外部组件。\n[0038] MC13193的主要性能参数如下：工作频带范围2.4000～2.4835GHz；采用IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式；数据速率达250Kbps，芯片速率达2Mchips/s；采用O-QPSK调制方式；4μA睡眠方式；高接收灵敏度(-92dbm)；抗邻频道干扰能力强(39db)；内部集成有VCO、LAN、PA以及电源整流器，采用低电压供电(2V～3.4V)；输出功率编程可控；与控制微处理器的接口配置容易(4总线SPI接口)；开发工具齐全，提供有开发套件和演示套件；采用QFN-32封装，外形尺寸只有5mm×5mm。\n[0039] MC13193芯片还具有一个优化的数字核心，有助于降低单片机的处理功率，缩短执行周期。内部集成4个定时比较器，使其可以和性能较低、价格低廉的单片机配合使用以降低成本，广泛的中断维修服务使得单片机编程更为容易。\n[0040] 单片机电路(4-2)采用MC9S08GT60的原因是它在低功耗省电方面表现出色，并且在恶劣条件下工作性能稳定。\n[0041] 具体实施方式四：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式三的进一步说明，所述采用型号为MC13193的射频电路的具体连接关系为：\n[0042] 所述射频电路4-1的两根射频信号发射天线与第二电容C2串联，第二电容C2的一端与射频芯片MC13193的输入管脚RFIN+之间串联第一电容C1，第二电容C2的另一端与射频芯片MC13193的输入管脚RFIN-之间串联第三电容C3；\n[0043] 射频芯片MC13193的输入管脚RFIN+与模拟电源地GND之间依次串联第一电阻R1、第一变压器W101和第四电容C4，第二变压器W102与第一电阻R1和第一变压器W101相并联；\n[0044] 射频芯片MC13193的三个NC管脚相连接后接数字电源地；\n[0045] 所述射频电路4-1的的两根射频接收天线与第五电容C5串联，射频芯片MC13193的发射通路为两个射频信号输出端PAO+和PAO-，第五电容C5的一端连接射频信号输出端PAO+，第五电容C5的另一端连接射频信号输出端PAO-，第一电感L1与第五电容C5并联；\n[0046] 射频信号输出端PAO-与VDDA之间连接第三变压器W103，射频信号输出端PAO+与VDDA之间连接第四变压器W104，VDDA与模拟电源地GND之间串联第十电容C10；\n[0047] 射频芯片MC13193的管脚XTAL1和管脚XTAL2之间连接晶体振荡器X1，晶体振荡器X1的一端与数字电源地之间串联第六电容C6，晶体振荡器X1的另一端与数字电源地之间串联第十二电容C12。其它与实施方式三相同。\n[0048] MC13193芯片主要由模拟接收发射部分、数字调制解调部分、片内频率合成器、电源管理部分以及与单片机接口部分组成。\n[0049] Freescale公司生产的MC9S08GT60与MC13193能够很好的兼容，它采用4线SPI实现双方的无线通信，MC9S08GT60采用主模式，MC13193采用从模式。对于发射模块，要发送的信号从MC9S08GT60通过SPI口传送到MC13193中，经过扩频O-QPSK调制到载波后通过发射通路从天线发射出去。对于接收模块，从天线接收来的射频信号经过解调、解扩得到原始的数据，再通过SPI接口传送到MC9S08GT60，从而实现信息的收发。\n[0050] MC9S08GT60自身带有8个通道的10位A/D转换器，精度完全满足系统要求，传感器的采样信号可以通过信号调理电路3直接进入MC9S08GT60进行A/D转换。存诸器5主要用来存储传感单元2采集的临时数据以及仿真数据结果。定时器6负责给MC9S08GT60设定唤醒时间，使MC9S08GT60定时采集检测数据。\n[0051] MC13193的射频信号采用差分输入输出的方法，天线采用的是与输入输出相匹配的平衡印制线天线。从天线接收的射频信号通过由第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3组成的窄带匹配网络传送到第一变压器W101和第二变压器W102上，由变压器将其分解为两路差分信号传送到MC13193芯片的两个射频信号输入管脚RFIN+和RFIN-上；要发射的两路射频信号从芯片的两个射频信号输出端PAO+和PAO-输出，经过第三变压器W103和第四变压器W104后合成一路信号，传送到天线上发射出去。\n[0052] 射频芯片MC13193的管脚PAO+和PAO-要求与VDDA相连接，其连接是通过第三变压器W103和第四变压器W104实现的。这是成功的通过平衡/不平衡变压器参考设计。\n[0053] 考虑到晶体振荡器X1对通信质量的影响，在印制板排版时应将晶体振荡器X1的位置尽可能地靠近MC13193芯片的XTAL1和XTAL2管脚。第五电容C5、第六电容C6的值应该与晶体振荡器X1负载电容相一致，MC13193芯片指定的晶振频率为16MHz，稳定度需要在±40ppm之间。\n[0054] MC13193芯片的VDDA、VDDLO1、VDDLO2、VDDD、VDDVCD管脚是芯片内部电源管理部分的输出，用来向芯片的其他部分供电。在实际应用中对这几个输出的旁路电容的要求比较严格，在设计印制板的时候同样应该将它们的旁路电容的位置尽量靠近相应的输出管脚。\n[0055] 单片机芯片MC9S08GT60通过标准的4线SPI接口对MC13193的内部寄存器进行读写操作，从而完成对MC13193的控制和数据通信，SPI接口可以在8MHZ或者更小的频率下工作就可以满足芯片的使用要求。\n[0056] 是MC13193的输入脚，低电平有效，表示选中该MC13193芯片，用于多从机的场合，同时也是SPI通信的使能信号输入脚。\n[0057] MC13193上的中断通过 管脚与MC9S08GT60的 管脚相连，当MC13193上发生中断时，MC9S08GT60将捕捉到该中断，并根据MC13193的中断状态寄存器来判断发生了什么中断，而提供相应的中断服务。\n[0058] 在本实用新型中，将MC13193的 管脚与MC9S08GT60的一个GPIO口相连使得MC9S08GT60可以很容易地控制MC13193的工作模式。 为输入脚，低电平有效，通过此脚，MC9S08GT60可将MC13193从休眠模式强制转换成空闲模式。\n[0059] MC9S08GT60通过一个GPIO口和MC13193的RXTXEN管脚相连，用来初始化MC13193的收发操作，此引脚高电平有效，当通过SPI接口发送或者接收数据时要将其持续设置为高电平，完成后再置低，进入空闲模式。\n[0060] MC9S08GT60通过一个GPIO口和MC13193的 管脚相连，用以在必要的时候对MC13193进行复位操作。RST为复位脚，MC9S08GT60可以通过此引脚复位MC13193。\n[0061] MC13193能产生可编程的时钟输出，而MC9S08GT60被设计成能使用内外部时钟，通过CLKO，MC9S08GT60能使用MC13193输出的参考时钟，该时钟是通过SPI接口编程控制的，它的默认值为32.786KHz(16MHz/488)。\n[0062] 具体实施方式五：本实施方式为对实施方式三或四的进一步说明，所述传感单元\n2采用载体催化传感器。其它与实施方式三或四相同。\n[0063] 在本实用新型中，传感单元2采用载体催化传感器。由载体催化传感器输出的模拟信号进入单片机MC9S08GT60，通过内部集成的8通10位ADC进行A/D变换，MC9S08GT60通过SPI口和MC13193连接将从传感器采集的信号经过处理后通过MC13193发射出去。对传感器的控制信号可以从MC13193的天线接收进来，通过SPI传送到MC9S08GT60上，经过MC9S08GT60的判断处理后通过GPIO口传送到传感器上，以完成对传感器的控制。同时MC9S08GT60完成MC13193收发控制和所需要的MAC层操作。\n[0064] 载体催化传感器使用的敏感元件，有铂丝催化元件和载体催化元件两种。铂丝催化元件，一般用纯度很高(99.99％)的铂丝制成螺旋线圈，并对铂丝进行特殊处理，铂丝既是催化剂，又是加热器。这种催化元件结构简单，稳定性好，受硫化物中毒影响小。但铂丝的催化性低，必须在900℃以上高温才能使元件工作，不仅耗电量大，而且高温会导致元件表面蒸发，使铂丝变细、电阻增加、仪器零位漂移。此外，铂丝催化元件机械强度低，由于振动或自重的影响，其几何形状将发生变化，也要改变传感器的参数，影响检测的准确度。1954年，英国采矿安全研究所(SMRE)研制了载体催化元件，它克服了铂丝催化元件的不足，在煤矿得到普遍应用。\n[0065] 载体催化元件一般由一个带催化剂的敏感元件(俗称黑元件)和一个不带催化剂的补偿元件(俗称白元件)构成。两个载体催化元件的结构和尺寸均相同。载体催化元件的最里层是铂丝螺旋圈，外面是载体和催化剂形成的催化外壳。通过一定电流后铂丝被加热，元件温度升高，用于加热催化外壳，维持瓦斯催化燃烧反应所需温度，同时又兼作感温元件，检测在催化反应中催化外壳温度的变化。载体的作用是使催化剂具有良好的分散度，并提供足够的反应面积。通常使用的是K型氧化铝，经过良好处理的K型氧化铝是坚硬的多孔状材料，具有每克几十平方米的表面积。常用的催化剂是铂(Rt)、钯(Pd)、钍(Th)等元素。\n[0066] 采用催化元件检测瓦斯时，只要维持甲烷在空气混合气体中有足够量的氧，并维持一定的高温条件，在催化剂的作用下，甲烷就会在元件表面产生无焰燃烧。\n[0067] 根据催化原理，由于催化剂Pt、Pd的存在，这一反应过程降低了瓦斯和氧气发生链反应的活化能，在催化剂表面的活化中心附近，被吸附的甲烷分子内部结构离开了稳定状态而活化裂解，从而加速链反应的进行。催化反应过程中无焰燃烧放出热量，增加了敏感元件铂丝的电阻值，通过惠斯登电桥测量电路，可以测量其载体催化元件电阻变化量。\n[0068] 具体实施方式六：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式为对实施方式五的进一步说明，信号调理电路3具体连接关系为：\n[0069] 所述传感单元2的两个检测信号输出端为载体催化传感器的两个检测信号输出端，该两个检测信号输出端的一个输出端与一级仪表放大器D1的同相输入端之间串联第一一电容C11，\n[0070] 一级仪表放大器D1的同相输入端和反相输入端之间串联第一一电阻R11，所述两个检测信号输出端的另一个输出端连接一级仪表放大器D1的反相输入端，一级仪表放大器D1的第1脚和第8脚之间串联第二一电阻R21；\n[0071] 一级仪表放大器D1的输出端连接第三一电阻R31的一端，第三一电阻R31的另一端连接第三一电容C31的一端，第三一电容C31的另一端连接二级仪表放大器D2的同相输入端，\n[0072] 所述第三一电阻R31的另一端与模拟电源地之间连接第二一电容C21，第三一电阻R31的另一端与二级仪表放大器D2的输出端之间连接第五一电阻R51，\n[0073] 二级仪表放大器D2的同相输入端与模拟电源地之间连接第四一电阻R41，[0074] 二级仪表放大器D2的反相输入端与模拟电源地之间连接第六一电阻R61，所述二级仪表放大器D2的反相输入端与输出端之间连接第七一电阻R71，\n[0075] 二级仪表放大器D2的输出端连接三级仪表放大器D3的同相输入端，三级仪表放大器D3的同相输入端与模拟电源地之间连接第八一电阻R81，三级仪表放大器D3反相输入端连接可调电阻R111的可调端，可调电阻R111的一端连接三级仪表放大器D3的正电源端，可调电阻R111的另一端连接三级仪表放大器D3的输出端，三级仪表放大器D3的输出端与所述单片机电路(4-2)的检测信号输入端之间连接第九一电阻R91，单片机电路(4-2)的检测信号输入端与模拟电源地之间连接第十一电阻R101。其它与实施方式五相同。\n[0076] 信号调理电路3通过电子线路来实现模拟信号的处理，一般包括放大、滤波、整形、检波、信号转换等功能环节。进行信号调理的目的是对传感单元2输出的电信号进行必要的处理以满足信号处理后继环节的需要，使其输出信号适应A/D转换等环节的工作。信号调理可以改善信号质量，还可以补偿传感器的非线性，提高信噪比，增强信号的环境抗干扰能力。\n[0077] 放大部分的放大器包括通用集成运算放大器、仪用放大器、程控增益放大器、隔离放大器。通用集成运算放大器是一种开环增益非常大的集成芯片，组成闭环后，其输出特性和闭环增益由外接的元器件和结构确定；仪用放大器具有高输入阻抗、低失调电压、低温度漂移系数、放大倍数精确稳定、低输出阻抗等优点，因而在智能仪器的小信号放大中得到广泛应用；采用程控增益放大器，通过程序控制选择不同的增益，能使A/D转换器信号满量程达到均一化，并提高多路数据采集的精度；隔离放大器起到输入、输出和电源之间的隔离，它主要有光电隔离和变压器隔离两种措施。\n[0078] 图3所示，载体催化传感器的惠斯登电桥的电压输出端直接与信号调理电路3的输入端连接，即作为信号调理电路3的信号源。一级仪表放大器D1选用AD公司的专用高精度仪器三运放AD620。AD620是由三个精密运放集成的差分专用仪器运放，它具有低偏移、高增益、高共模抑制比的特点，特别适用于放大传感器信号。由于传感器接收到的大量低频噪声强度远大于它所接收到的超声信号，所以在传感器与AD620之间必须接一个无源高通滤波器。这样虽然增加了传感器的功耗，但是在后面可以通过增大放大倍数来弥补。第二级是一个有源带通滤波电路。在这一级可以滤掉前面滤波器没有滤掉的大部分背景噪声和由器件或电路产生的噪声。这里选择带通为38～42KHz。二级仪表放大器D2和三级仪表放大器D3都采用AD公司的OP777，它是一个超精密的低噪声运放，具有极低的电压和电流偏移以及很高的增益稳定性。第三级是一个一般的同相放大电路。经过第三级放大以后，信号的范围变为-3.3～+3.3V，再经过两个20KΩ的电阻，并接上+3.3v的偏置电压后使输入到单片机的ADC采样信号变为0～3.3V。\n[0079] 载体催化传感器经过信号调理电路3与ZigBee模块4实现接口，即完成了无线传感器的硬件设计。无线传感器之间可以完成传感器信号的无线传输，成为无线传感器网络中的终端。\n[0080] 无线传感器可使用电池供电，而且要装在模块上，要求电池体积很小，因此电池容量不可能太大，而无线通信需要电池提供足够大的电流，耗电量较大。当电能耗尽后，如果不能及时更换电源或给电池充电，则传感器节电的寿命就取决于电源的寿命，必须设法降低传感器的功耗，延长传感器可靠工作时间，所以低功耗成为节点设计的关注点。根据本实用新型中传感器采用的Freescale的射频芯片MC13193和微处理器MC9S08GT60，以两节5号电池供电分析节点的使用时间。\n[0081] 载体催化型瓦斯传感器可选用KG-8型载体催化型瓦斯传感器，该传感器能够测量0～5％浓度范围内的瓦斯浓度，其零漂不超过0.8mV，并主要利用单片机进行传感器零点自动校正和基于改进型BP神经网络的非线性校正两个部分，由MC9S08GT60结合软件实现。由于利用改进型BP神经网络进行非线性校正的算法非常复杂，在单片机上实现起来比较困难，因此可首先对测量数据在计算机上进行仿真，将仿真数据做成表格，存储在单片机的Flash中，通过查表的方式获取相关数据，易于实现。\n[0082] 针对目前各种煤矿安全产品的多样性，以及煤矿开采过程中井下空间的多变性，本实用新型具有兼容现行煤矿安全系统数据传输方式的功能，具有很好的灵活性，可扩展性和自组网络的能力。由于矿井下特殊的应用环境，比如外界的环境影响，比较广阔的覆盖范围等因素，对于井下无线网络的数据传输提出了很高的要求。本实用新型从无线路由和灵活性组网的角度出发，结合低功耗的设计思想，将先进的无线网络协议引进到煤矿安全系统中来，进行通信协议研究，使得煤矿安全系统的数据传输性能和效率都得到大大的提高，也为今后更进一步的研究作了一个基础，从而提高我国整个煤矿行业的信息技术化进程，降低系统扩展所需的成本。\n[0083] KG-8型瓦斯传感器，具体工作原理与普通的载体催化传感器相同，其性能指标如表2-1所示，其中LEL(Low Explosive Limit)表示爆炸下限。\n[0084] 本实用新型结合煤矿的实际情况，对传感器“零漂”问题进行了智能校正，利用改进型BP神经网络对传感器进行非线性校正，可通过MATLAB仿真实验，达到预期目标。应用Freescale单片机MC9S08GT60和射频芯片MC13193搭建了一个基于ZigBee技术的硬件平台，即ZigBee模块4。该ZigBee模块4稳定、可靠，具有强健的通信功能，通信距离在几十米的范围内。设计了传感器与ZigBee模块的接口，实现了传感器数据的无线通信。\n[0085] 表1KG-8型催化燃烧式甲烷传感器性能指标\n[0086] \n[0087] 本实用新型以其低成本、低功耗的优势，可广泛用于煤矿瓦斯浓度的检测，为实现煤矿安全生产提供了前提保障，具有广阔的应用前景。它将ZigBee技术与煤矿瓦斯传感器有效结合，实现瓦斯传感器无线化；实现了无线智能传感器的低成本、低功耗设计。