專利名稱：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于煤礦安全監(jiān) 測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
煤礦行業(yè)也被稱為高危險(xiǎn)的行業(yè)，目前煤礦井下的瓦斯爆炸是我國(guó)井下事故重要的原因 之一?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)瓦斯探測(cè)技術(shù)存在許多局P艮，如系統(tǒng)存在無(wú)法知道井下多個(gè)位置瓦斯?jié)舛取?實(shí)時(shí)性不高及不能遠(yuǎn)程監(jiān)控等問(wèn)題。在傳統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)施、 裝置等位置比較固定，因而使瓦斯探頭不能隨著釆掘的進(jìn)度跟進(jìn)到位，從而使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)往 往形同虛設(shè)，而且井下聯(lián)網(wǎng)有一定的難度，有關(guān)人員無(wú)法進(jìn)行有效的監(jiān)管，以致事故無(wú)法預(yù) 警。
現(xiàn)有的一項(xiàng)專利技術(shù)"煤礦員工實(shí)名管理和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"(申請(qǐng)?zhí)?00710017961.3) 采用的是數(shù)據(jù)傳輸采用電力線載波，由于井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，鋪設(shè)電力線難度較大，易損壞， 且電線網(wǎng)絡(luò)造成的放電也存在安全隱患。
基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，成本低的特點(diǎn)，開(kāi) 發(fā)設(shè)計(jì)一種基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以靈活的在煤礦井下布置傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，直接 或間接通過(guò)匯節(jié)點(diǎn)集中傳送礦井內(nèi)各個(gè)位置的瓦斯?jié)舛刃畔?，再由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng) 絡(luò)上傳到地面監(jiān)控中心。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作在2. 4GHz全球通用的ISM免付費(fèi) 頻段上，劃分為16個(gè)信道，在該頻段上，數(shù)據(jù)傳輸速率為250Kbps。
ZigBee技術(shù)是以IEEE 802. 15. 4 (IEEE 802. 15. 4描述了低速率無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的物
理層和媒體接入控制協(xié)議)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為其物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制子層(MAC)規(guī)范， ZigBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層(麗K)和應(yīng)用層(APL)框架的設(shè)計(jì)，其中應(yīng)用層的框架包括了應(yīng)用支 持子層(APS)、 ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZD0)和由制造商制定的應(yīng)用對(duì)象。相對(duì)于現(xiàn)有的各種無(wú) 線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)是最低功耗成本的技術(shù)1、低功耗。在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5 號(hào)電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6~24個(gè)月，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。這就是ZigBee的突出優(yōu)勢(shì)。2、低成 本。通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議，降低了對(duì)通道通信控制的要求。3、短時(shí)延。ZigBee的響應(yīng)速度較 快， 一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需要15ms，節(jié)點(diǎn)連接入網(wǎng)只需30ms。 4、高容量。ZigBee可 采用星型、片狀、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多1個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理255 個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65536個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。
PIC18F4620微控制器具有豐富的片上存儲(chǔ)功能，具有64 KB Flash和3968字節(jié)RAM的 存儲(chǔ)空間；而且該微控制器具有多種省電模式供選擇，除了具有豐富的片上存儲(chǔ)功能和多種 省電模式以外，PIC18F4620微控制器還具有13個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，、多個(gè)I/0數(shù)據(jù)線?？?以很容易用軟件對(duì)其進(jìn)行編程和仿真，這些接口同時(shí)還可以用作與傳感單元的接口。 RF通信 模塊是Chipcon CC2420無(wú)線射頻芯片，該芯片收發(fā)器包含了物理層(PHY)及媒體訪問(wèn)控制器 (MAC)層，可組建一個(gè)具備65535個(gè)結(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并可隨時(shí)擴(kuò)充，以及具有低功耗、傳輸速率為250 kb/s、較低的快速喚醒時(shí)間(小于30 ms)、 CSMA / CA信道狀態(tài)偵測(cè)等特性。 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)為采用了 ZigBee技術(shù)的PIC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了低功耗的穩(wěn)定通
信，能夠達(dá)到長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的目的。
以上協(xié)議棧和硬件資源都為建立實(shí)用的基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯檢
測(cè)系統(tǒng)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由地面監(jiān)控中心和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組成，其特征 在于地面監(jiān)控中心包括監(jiān)控中心客戶端、監(jiān)控中心服務(wù)器、普通客戶端，監(jiān)控中心客戶端通 過(guò)串口和監(jiān)控中心服務(wù)器相連接；監(jiān)控中心服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與普通客戶端相聯(lián)；無(wú)線傳感 網(wǎng)絡(luò)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)簇首、無(wú)線收發(fā)器，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee協(xié)議與網(wǎng)絡(luò) 簇首通信；網(wǎng)絡(luò)簇首通過(guò)IEEE802.15.4與無(wú)線收發(fā)器通信；無(wú)線收發(fā)器通過(guò)串口線與監(jiān)控中 心客戶端相連接并建立通信；傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由處理器模塊、無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、 能量供應(yīng)模塊和智能開(kāi)關(guān)組成，無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)釆集模塊和智能開(kāi)關(guān)分別通過(guò)數(shù)據(jù)線同 處理器模塊相連接；智能開(kāi)關(guān)連接在數(shù)據(jù)采集模塊回路中，通過(guò)處理器模塊發(fā)指令以控制數(shù) 據(jù)采集模塊電源的通斷；網(wǎng)絡(luò)簇首接收傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并與無(wú)線收發(fā)器通信。
所述的數(shù)據(jù)采集模塊中使用的傳感器是瓦斯傳感器和粉塵傳感器。
上述IEEE 802. 15. 4是指低速率無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖如圖l所示，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)6負(fù)責(zé)采集瓦斯?jié)舛群头蹓m濃度；網(wǎng)絡(luò) 簇首5收集6的信息，并把Zigbee協(xié)議轉(zhuǎn)換為IEEE802. 15. 4協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)簇首5通過(guò)無(wú)線收 發(fā)器6與監(jiān)控中心通信；監(jiān)控中心服務(wù)器2建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)煤礦的瓦斯?jié)舛燃胺蹓m濃度等數(shù) 據(jù)進(jìn)行管理；普通客戶端l通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。從網(wǎng)絡(luò)功 能上看，每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兼顧傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的終端和路由器雙重功能，除了進(jìn)行本地信 息收集和數(shù)據(jù)處理外，還要對(duì)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和融合等處理，同時(shí)與 其他節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成一些特定任。
網(wǎng)絡(luò)簇首與檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)握手信號(hào)建立轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)簇，網(wǎng)絡(luò)簇首給檢測(cè)節(jié)點(diǎn)分配TDMA時(shí) 隙，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)在各自時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)簇首，其他時(shí)刻處于休眠狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)簇首將數(shù)據(jù) 發(fā)送給無(wú)線收發(fā)器，無(wú)線收發(fā)器通過(guò)上位機(jī)串口發(fā)送個(gè)服務(wù)器，監(jiān)控中心客戶端可以通過(guò)訪 問(wèn)服務(wù)器來(lái)監(jiān)測(cè)礦井內(nèi)的狀況。
本發(fā)明傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的方框示意圖如圖2所示，數(shù)據(jù)采集模塊9負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息 的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊7負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；無(wú)線通信模塊ll負(fù)責(zé)與其他傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通 信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊8為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量， 通常采用微型電池；智能開(kāi)關(guān)10為通過(guò)處理器進(jìn)行控制，為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提高穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)電源。
無(wú)線通信模塊的特點(diǎn)，關(guān)鍵是節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的成本，只需通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器接入LXK-3瓦斯 傳感器、PPD4NS粉塵傳感器等數(shù)據(jù)采集模塊，再通過(guò)I/0引腳加上微型電池，就基本上完成 了一個(gè)基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊的設(shè)計(jì)。對(duì)于整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而 言，它節(jié)約的成本是相當(dāng)可觀的。數(shù)據(jù)采集模塊9通過(guò)智能開(kāi)關(guān)10對(duì)其能耗進(jìn)行控制，節(jié)約 了電源模塊的一大塊能量丌銷，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。
在巷道中每隔幾十米放置1個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)礦工也都佩帶1個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)，礦工身上佩帶的節(jié)點(diǎn)和巷道中放置的節(jié)點(diǎn)可以自組織成一個(gè)大規(guī)模的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)， 在礦井的入口處放置一個(gè)具有無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼點(diǎn)，它可以是一個(gè)具有增強(qiáng)功能的傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，有足夠的能量供給更多的內(nèi)存與計(jì)算資源。此設(shè)計(jì)思想是要讓瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠
隨著采掘的進(jìn)度跟進(jìn)到位，能夠把井下信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地傳送到相關(guān)人員。
一種上述瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，步驟如下 "初始化；
2、 連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；
3、 監(jiān)測(cè)空氣中的無(wú)線數(shù)據(jù)；
4、 判斷是否接收到數(shù)據(jù)；
5、 是，連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；否則轉(zhuǎn)入步驟3;
6、 判斷是否連接成功；
7、 是提交數(shù)據(jù)到服務(wù)器； I、查看數(shù)據(jù)。
一種利用上述系統(tǒng)在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)簇首之間進(jìn)行通信的方法，步驟如下 初始化；
1、 開(kāi)始；
2、 節(jié)點(diǎn)是否是網(wǎng)絡(luò)簇首；
3、 是，轉(zhuǎn)入下一步驟2;否則轉(zhuǎn)入步驟8;
4、 等待節(jié)電加入；
5、 創(chuàng)建TDMA時(shí)隙；
6、 接收數(shù)據(jù)；
7、 發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)；
8、 等待網(wǎng)絡(luò)簇首通知；
9、 加入網(wǎng)絡(luò)簇首所在網(wǎng)絡(luò)；10、 等待網(wǎng)絡(luò)簇首調(diào)度；
11、 發(fā)送數(shù)據(jù)；
12、 休眠。
在>—述方法的運(yùn)行過(guò)程中，各層通信協(xié)議都要以節(jié)點(diǎn)為中心。以傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò) 簇首之間的通信為例來(lái)介紹ZigBee模塊之間的通信流程。ZigBee模塊在進(jìn)行通信前，要進(jìn) 行有效的初始化，在初始化過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)簇首發(fā)出主動(dòng)請(qǐng)求連接傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信令，在 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成功接收和驗(yàn)證一個(gè)數(shù)據(jù)幀和MAC命令幀后，向網(wǎng)絡(luò)簇首返回確認(rèn)幀，傳感 器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信模塊處于休眠狀態(tài)。初始化結(jié)束后，ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)簇 首之間的通信流程見(jiàn)圖4所示，網(wǎng)絡(luò)簇首處于從工作模式，等待傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)連接 請(qǐng)求信令，而當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)請(qǐng)求連接網(wǎng)絡(luò)簇首，并向網(wǎng)絡(luò)簇首上報(bào)檢 測(cè)到的礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛刃畔?，網(wǎng)絡(luò)簇首對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。
用基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)測(cè)煤礦瓦斯環(huán)境明顯的優(yōu)勢(shì)(1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 數(shù)量大，分布密度高，并具有一定的數(shù)據(jù)融合能力，因此可以節(jié)約整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量，還可以 獲得更準(zhǔn)確的信息。(2)增加或者刪除1個(gè)節(jié)點(diǎn)，或者節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等， 網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無(wú)需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)仍 然能正常工作。(3)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身具有一定的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，可以根據(jù)物 理環(huán)境的變化進(jìn)行較為復(fù)雜的監(jiān)測(cè)。即使礦井結(jié)構(gòu)遭到破壞，仍能自動(dòng)恢復(fù)組網(wǎng)，傳遞信息， 保證礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳遞信息的實(shí)時(shí)性和有效性。從而可以為監(jiān)控瓦斯、減少事故起到一 定的作用，為最終從根本上解決煤礦安全問(wèn)題做出貢獻(xiàn)。隨著研究的進(jìn)一步深入，相信這種 設(shè)計(jì)方案會(huì)被逐步地實(shí)現(xiàn)，并被應(yīng)用到實(shí)踐中去。 四)


圖1是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的方框示意圖。 其中1、監(jiān)控中心客戶端，2、監(jiān)控中心服務(wù)器，3、普通客戶端，4、無(wú)線收發(fā)器，5、網(wǎng)絡(luò) 簇首，6、傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，7、處理器模塊，8、能量供應(yīng)模塊，9、數(shù)據(jù)采集模塊，10、智 能開(kāi)關(guān)，11、無(wú)線通信模塊。
圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的工作方法流程圖，圖4是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)簇首之間進(jìn)行通信 的流程圖。 具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做迸一步說(shuō)明，但不限于此。
實(shí)施例1:(系統(tǒng)實(shí)施例)
本發(fā)明的實(shí)施例如圖1-2所示，由地面監(jiān)控中心和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組成，其特征在于地面監(jiān)控中心包括監(jiān)控中心客戶端l、監(jiān)控中心服務(wù)器2，普通客戶端3，監(jiān)控中心客戶端l通過(guò) 串口和監(jiān)控中心服務(wù)器2相連接，監(jiān)控中心服務(wù)器2通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與普通客戶端3相聯(lián)；無(wú)線 傳感網(wǎng)絡(luò)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)6、網(wǎng)絡(luò)簇首5、無(wú)線收發(fā)器4，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)6通過(guò)Zigbee 協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)簇首5通信，網(wǎng)絡(luò)簇首5通過(guò)IEEE802. 15.4與無(wú)線收發(fā)器4通信，無(wú)線收發(fā)器4 通過(guò)串口線與監(jiān)控中心客戶端1相連接并建立通信；傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)6由處理器模塊7、無(wú) 線通信模塊ll、數(shù)據(jù)采集模塊9、能量供應(yīng)模塊8和智能開(kāi)關(guān)10組成，無(wú)線通信模塊ll、 數(shù)據(jù)采集模塊9和智能開(kāi)關(guān)10分別通過(guò)數(shù)據(jù)線同處理器模塊7相連接；智能開(kāi)關(guān)10連接在 數(shù)據(jù)采集模塊9回路中，通過(guò)處理器模塊7發(fā)指令以控制數(shù)據(jù)采集模塊9電源的通斷；網(wǎng)絡(luò) 簇首5接收傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)6發(fā)送的數(shù)據(jù)，并與無(wú)線收發(fā)器4通信。其中數(shù)據(jù)釆集模塊9中 使用的LXK-3瓦斯傳感器和PPD4NS粉塵傳感器。
傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的主體結(jié)構(gòu)為處理器模塊7和無(wú)線通信模塊11。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 節(jié)點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)釆用符合ZigBee技術(shù)的2.4GHz射頻芯片CC2430， CC2430芯片延用了以 往.CC2420芯片的架構(gòu)，在單個(gè)芯片上整合了 ZigBee射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器。 它使用1個(gè)38位MCU處理器，具有128kB可編程閃存和8k的R掘存儲(chǔ)器，還包含模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、AES128協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器、32kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電 復(fù)位電路、掉電檢測(cè)電路，以及21個(gè)可編程I/0引腳，具有優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)大的 抗千擾性的開(kāi)發(fā)工具等。
實(shí)施例2:(方法實(shí)施例)
一種上述瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，如圖3所示，步驟如下-
1、 初始化；
2、 連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；
3、 監(jiān)測(cè)空氣中的無(wú)線數(shù)據(jù)；
4、 判斷是否接收到數(shù)據(jù)；
5、 是，連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；否則轉(zhuǎn)入步驟3;
6、 判斷是否連接成功；
7、 是提交數(shù)據(jù)到服務(wù)器；
8、 査看數(shù)據(jù)。
一種利用上述系統(tǒng)在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)簇首之間進(jìn)行通信的方法，如圖4所示，步 驟如下 初始化；
1、 丌始；
2、 節(jié)點(diǎn)是否是網(wǎng)絡(luò)簇首；
3、 是，轉(zhuǎn)入下一步驟2;否則轉(zhuǎn)入步驟8;
4、 等待節(jié)電加入；5、 創(chuàng)建TDMA時(shí)隙；
6、 接收數(shù)據(jù)；
7、 發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)；
8、 等待網(wǎng)絡(luò)簇首通知；
9、 加入網(wǎng)絡(luò)簇首所在網(wǎng)絡(luò);
10、 等待網(wǎng)絡(luò)簇首調(diào)度；
11、 發(fā)送數(shù)據(jù)；
12、 休眠。
權(quán)利要求
1、一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由地面監(jiān)控中心和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組成，其特征在于地面監(jiān)控中心包括監(jiān)控中心客戶端、監(jiān)控中心服務(wù)器、普通客戶端，監(jiān)控中心客戶端通過(guò)串口和監(jiān)控中心服務(wù)器相連接；監(jiān)控中心服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與普通客戶端相聯(lián)；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)簇首、無(wú)線收發(fā)器，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)簇首通信；網(wǎng)絡(luò)簇首通過(guò)IEEE802.15.4與無(wú)線收發(fā)器通信；無(wú)線收發(fā)器通過(guò)串口線與監(jiān)控中心客戶端相連接并建立通信；傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由處理器模塊、無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、能量供應(yīng)模塊和智能開(kāi)關(guān)組成，無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和智能開(kāi)關(guān)分別通過(guò)數(shù)據(jù)線同處理器模塊相連接；智能開(kāi)關(guān)連接在數(shù)據(jù)采集模塊回路中，通過(guò)處理器模塊發(fā)指令以控制數(shù)據(jù)采集模塊電源的通斷；網(wǎng)絡(luò)簇首接收傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并與無(wú)線收發(fā)器通信。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù) 采集模塊中使用的傳感器是瓦斯傳感器和粉塵傳感器。
3 、 一種如權(quán)利要求1所述的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，步驟如下 初始化； 連接遠(yuǎn)程服務(wù)器； 監(jiān)測(cè)空氣中的無(wú)線數(shù)據(jù)； 判斷是否接收到數(shù)據(jù)； 是，連接遠(yuǎn)程服務(wù)器；否則轉(zhuǎn)入步驟3;是提交數(shù)據(jù)到服務(wù)器； 查看數(shù)據(jù)。
4、 一種利用如權(quán)利要求1所述的瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)簇首之間進(jìn)行通 信的方法，步驟如下 初始化；節(jié)點(diǎn)是否是網(wǎng)絡(luò)簇首；創(chuàng)建TDMA時(shí)隙； 接收數(shù)據(jù)； 發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)； 等待網(wǎng)絡(luò)簇首通知； 加入網(wǎng)絡(luò)簇首所在網(wǎng)絡(luò)； 等待網(wǎng)絡(luò)簇首調(diào)度； 發(fā)送數(shù)據(jù)； 休眠。
全文摘要
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于煤礦安全監(jiān)測(cè)技術(shù)。由地面監(jiān)控中心和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組成，地面監(jiān)控中心包括監(jiān)控中心客戶端、監(jiān)控中心服務(wù)器、普通客戶端，監(jiān)控中心服務(wù)器分別與監(jiān)控中心客戶和普通客戶端相聯(lián)；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)簇首、無(wú)線收發(fā)器；傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由處理器模塊、無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、能量供應(yīng)模塊和智能開(kāi)關(guān)組成，無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和智能開(kāi)關(guān)分別同處理器模塊相連接；智能開(kāi)關(guān)連接在數(shù)據(jù)采集模塊回路中以控制其電源通斷；網(wǎng)絡(luò)簇首接收傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并與無(wú)線收發(fā)器通信。本發(fā)明傳遞信息具實(shí)時(shí)性和有效性，可為監(jiān)控瓦斯、減少事故起作用，為從根本上解決煤礦安全做出貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)E21F17/00GK101446205SQ20081024963
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者侯正帥, 李素葉, 曙 陳 申請(qǐng)人:山東大學(xué)