针对现有井下高压电网漏电保护系统大多存在可靠性较差、误判率较高的缺点,提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的井下电网漏电保护系统的设计方案。该系统以CC2530射频模块为核心,采用改进型的RSSI定位算法定位故障,实现了远程故障定位功能,降低了误判率。测试结果表明,该系统性能稳定,能够满足井下电网漏电保护要求。

提出了基于Zigbee无线传感器网络系统架构,主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的无线传感器网络体系设计及无线传感器网络系统数据采集与传输的软硬件,并将数据传送到上位机,由上位机对数据进行分析并对井下环境进行评价。实现了监测信号的获取和无线传输,解决了大量监测点的无线组网,在矿井监测系统中得到成功应用。

论文提出了基于ZigBee技术的井下人员定位和通信系统的设计方案,通过有线与无线结合的方式,采用信号强度检测的方法,可以实现地面管理中心(CMC)对井下人员的实时通信与位置监测,同时也可实现对井下重要仪器设备进行实时监控和故障预报。

通过对矿井实际工况进行分析,为有效监测矿井采空区既有传感器节点的温度,设计了一种基于ZigBee的矿井采空区温度监测系统。该系统由温度传感器节点,无线温度采集终端和井上计算机等组成。重点介绍系统的总体结构,传感器节点和无线温度采集终端的设计,以及采用LabVIEW编写的上位机软件。该系统克服了井下布线困难的缺点,实现了采空区温度的全面监测。

井下瓦斯监测的重要性及现存问题： 在煤矿生产中，瓦斯是最为危险的因素之一，由瓦斯引起的安全事故占到了80%以上，是煤矿安全的主要隐患。因此，实施有效的井下瓦斯监控与预警措施对于降低矿难事故的发生至关重要。然而，目前井下测量瓦斯浓度主要还是依赖于安检员的人工操作，即便安装了传感器节点，通常也是采用有线连接方式。这种方法不仅增加了作业的危险性，而且无法保证实时监测瓦斯浓度。由于布线困难，日常的检查和维护难以进行，这导致监测点数量较少且分布效果不理想。 Zigbee技术在瓦斯监测系统中的应用： 为了解决上述问题，本文提出了一种基于Zigbee技术的矿井瓦斯光纤监测系统设计方案。该系统通过Zigbee无线传感器网络，实现了对煤矿采场瓦斯浓度的连续、实时、快速监测。Zigbee技术因其组网灵活、投资成本小、维护工作量低等优势，被证明非常适合用于矿井瓦斯监测。利用Zigbee网络的架网简单、功耗极低、数据自动路由以及节点增删容易等特点，可以构建数量众多的监测点，这些监测点能够实时检测井下瓦斯浓度并及时反馈信息，从而达到实时监控瓦斯的目的。 系统的优势及扩展功能： 设计的瓦斯监测系统不仅仅局限于监测瓦斯浓度，还可通过系统扩展，实现对井下其他重要参数的监测，例如采场的风速、温度等。这种综合监测系统为准确分析瓦斯分布规律、科学预测瓦斯突出提供了重要的数据支持，进而有助于确定有效的通风方式。因此，这样的系统对于进一步掌握和分析瓦斯分布规律、科学预测瓦斯突出具有重要意义。 技术细节与实现： 在技术实现层面，Zigbee技术的无线传感器网络能够覆盖广泛的监测区域，同时保证低功耗运行和稳定的通信。光纤传感器的应用增加了监测的准确度和可靠性。由于瓦斯浓度监测通常需要在恶劣环境下运行，光纤传感器的耐环境性能强于传统电子传感器，使得该监测系统在井下复杂环境中也能稳定运行。 结论： 基于Zigbee技术的井下瓦斯光纤监测系统为矿井瓦斯浓度的实时监控提供了高效的技术解决方案。通过减少人工操作、提高监测点的密度和布设的灵活性，此系统能显著提高矿井瓦斯监控的效率。同时，与地面有线网络的结合进一步加强了对瓦斯超限的预警能力，从而有效降低了瓦斯浓度超标导致矿难发生的概率。这项技术的推广和应用对提升矿井安全水平、保障矿工生命安全具有重要的现实意义。

"基于ZigBee通信的瓦斯监测系统设计" 本文提出了一种基于ZigBee和MCU结构的井下无线通信瓦斯监测系统，该系统能够实时监测井下的瓦斯浓度，实现动态显示、分析及其他处理。系统由地面监控中心、井下ZigBee传输网络和瓦斯采集终端等组成。瓦斯采集终端采用的热催化元件检测瓦斯气体，通过建立的Mesh无线通信网络将数据进行中继传输，逐级路由最终到达地面监控中心。 1. 针对井下瓦斯监测的需求 井下瓦斯监测是煤矿安全生产的一个重要因素。由于煤矿开采深度和开采规模的加大，各项有线检测设备很难及时跟进，造成井下的实时环境数据难以及时传送到地面监控中心，特别是在突发灾难时各种有线通信设备几乎处于瘫痪状态，给救援工作带来极大困难。 2. 系统总体结构 系统总体结构图如图1所示，包括地面监控中心、井下ZigBee传输网络和瓦斯采集终端等。瓦斯采集终端对各采集点进行瓦斯采集，通过建立的Mesh无线通信网络将数据进行中继传输，逐级路由最终到达地面监控中心，实现动态显示、分析及其他处理。 3. 瓦斯监测系统的工作 瓦斯监测系统的工作主要包括：多组数据采集、数据处理、紧急处理和数据通信。系统以较高的采样率将传感器传送来的模拟信号通过A／D转换器转换成数字信号，并实时分析采集的多路传感器数据，对结果进行决策并规划执行序列。 4. 瓦斯采集终端设计 瓦斯采集终端采用的瓦斯传感器是热催化元件，检测原理用催化元件、补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥。当遇到瓦斯气体时，瓦斯气体接触催化元件表面发生氧化反应，即"无焰燃烧"，产生大量的热量，使催化元件温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡电压，即反映出被测瓦斯的浓度变化。 5. ZigBee无线通信设计 ZigBee无线通信设计主要采用IEEE 802.15.4标准，利用全球共用的公共频率2.4～2.484 GHz免执照频段进行通讯，工作在2.4 GHz频段上的最高传输速率为250 Kb／s，采用了0-QPSK调制方法。CC2420采用的直序扩频技术，保证了数据传输的可靠性。 6. 系统的优点 本系统的优点在于：能够实时监测井下的瓦斯浓度，实现动态显示、分析及其他处理；Mesh网络有效缩短了信息传输的延时，并提高了网络通信的可靠性；系统具备较高的波特率和稳定的无线通信功能，且与地面指挥监控中心的远程上位机保持井下采集数据的实时通信。 本文提出了一种基于ZigBee通信的瓦斯监测系统设计，该系统能够实时监测井下的瓦斯浓度，实现动态显示、分析及其他处理，为煤矿安全生产提供了重要的技术支持。

针对煤矿井下工作环境复杂,现有井下有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题,提出了一种基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计方案。该系统以CC2530芯片为核心,采用无线节点实现了液压支架前柱、后柱和前伸梁3路压力数据的采集、存储、发送、分析与显示功能。

针对传统的井下人员监测系统多用于井下人员的定位而无法实时获取井下人员生理指标的问题,设计了一种基于ZigBee的井下人员生理指标监测系统。该系统通过多个无线传感器采集井下人员生理指标,路由器接收传感器采集到的生理指标数据,并通过无线链路发送给网关;网关通过以太网接口将数据上传到地面监测中心,实现井下人员生理指标的实时监测。测试结果表明,该系统满足心率监测要求,进一步提高了煤矿安全管理水平。

设计了基于ZigBee技术的胶带机多点温度监测系统,采用结构简单,操作灵活的单总线数字式温度传感器DS18B20采集温度,利用MSP430F436微处理器的超低功耗休眠唤醒模式节能,实验结果表明:该系统不仅能准确测量和显示温度,而且体积小、成本及功耗低、实时性强、可靠性高。

无线数传模块的硬件设计：无线数传模块的硬件设计主要分为CPU部分、射频部分和接插件三个部分。图3所示是CPU部分的主要电路，它由CC2430及其辅助电路组成；射频部分主要由功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）组成；作为通用产品，接插件的选择也至关重要，为了方便模块的替换，本文选择可插拔、间距为1．27 mm的插针作为接插件。 该接插件使得模块也可以像其他芯片一样直接焊接在目标PCB上，同时，也可以上自动贴片机。 图4所示是系统中的射频部分电路原理图。为了使传输距离更远，就必须加大发射功率和提高接受灵敏度，所以，在射频部分，本文的设计又增加了PA、LNA以及一些信号开关和开关控制信号的产生电路。LNA的增益可达13 dB左右，因而大大提高了传输距离和可靠性。 图5所示是系统射频功放电路图，其中PA的发射功率可达20 dBm，故可大大提高传输距离。 数传模块的具体指标：根据数传模块的灵敏度、噪声系数、选择性、传输延时、安全等级等各项性能要求，ZigBee模块的各项技术指标如下：射频频率：2．4GHz；通道数：具有 16个射频通道2．405～2