针对有线监控系统存在监测盲点、布线困难等问题,研究便携式仪表无线接入技术,设计了基于射频通信技术的智能无线瓦斯监控分站。介绍了无线瓦斯监控分站的组成结构和工作原理,给出了具体的软硬件设计,研究了井下无线接入技术方案。该无线瓦斯监控分站既有传统分站功能又能汇接无线监测网络,为新一代矿井无线监控系统的实现奠定了基础。

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煤矿井下无线瓦斯监控分站设计与实现 沈斌，宪礼秦 10 2 ) 50 7 (黑龙江科技学院安全S程学院， -黑龙江哈尔滨

摘

要：有线监控系统存在监测盲点、针对布线困难等问题，研究便携式仪表无线接入技术，设计了基于射

频通信技术的智能无线瓦斯监控分站。介绍了无线瓦斯监控分站的组成结构和工作原理，出了具体的给软硬件设计，研究了井下无线接入技术方案。该无线瓦斯监控分站既有传统分站功能又能汇接无线监测网络，为新一代矿井无线监控系统的实现奠定了基础。 关键词：瓦斯监测；无线监控分站；射频通信；R 95单片机 n F0;中图分类号：D 6 T 7文献标识码： B文章编号：0 5 2 9 (0 1 0 - 0 5 0 10— 7 8 2 1 )8 0 8 - 3

当前矿井瓦斯监测基本上采用传统的定点式有线监测方式，该方式存在监测探头少、监测范围小、 布线复杂、维护标校困难等缺点…,为了弥补固定 式的瓦斯监测系统的不足，者提出了在便携式瓦笔 —,了 ,, ,■ 7— ——厂

地面

原有有线

斯检测仪器上集成微功耗无线通信技术，实现瓦斯的移动检测，建矿井无线瓦斯监测系统的解决方构案。该方案实现的关键在于无线监测信号如何 J为监控系统所接收，传统监控分站只具备采集多路模拟信号和数字信号的功能，且信号接口数量很少， 如何解决大量无线信号的接收成为系统实现的首要问题。通过对当前短距离无线通信技术的分析，采用微功耗无线射频技术来实现监测信号的无线接人，设计了基于该技术的智能无线瓦斯监控分站。

厶…~ 6 6。 6 6~占 6 6 图 1系统总体结构

传输网络

采掘作业区无线监测网络

垂蘑蘩技棼 磊 2无线分站硬件组成与工作原理 2 1无线通信技术及芯片选型 .

短距离无线通信技术主要有无线高保真(— Wi F )蓝牙、 i、超宽带 ( WB)红外 (r A) WS无线 U、 I D、 N(

1矿井无线监控系统简介 作为对有线瓦斯监测监控系统补充的井下无线

传感器网络 )微功率射频等，析发现’

Wi 和分：— F主要应用在无线网络，用在大型办公室或企业 i适

瓦斯监控系统，由无线瓦斯检测仪器、无线瓦斯监测

集团，来保持网络不问断的无线局域网技术，用实现

网络、有线传输网络和地面监控中心四部分组成。 无线瓦斯检测仪器包括无线瓦斯报警矿灯 J无线、瓦斯传感器等；无线瓦斯监测网络由若干路由中 继站、位中继站和一个无线瓦斯监控分站 (定以下称无线分站 )成，成采掘作业区内的瓦斯无线组完 监测数据的采集和向有线监控网络传输的功能；无线分站是无线监测网络和有线传输网络的接口，完成监测数据的无线接收，转换成有线传输，并同时具有一定的控制功能；有线传输网络可以采用现有监控系统的通讯网络，可独立建网；亦监控中心完成系

成本比较高； WB技术尚不成熟；rA是视距技 U I D 术，无法应用在移动设备之间的数据传输，蓝牙的而

通信协议和堆栈复杂，开发成本高不适合低成本近距离的应用场合； N技术的通信距离太短，达 WS仅 7 0m。无线瓦斯监测系统实现的是瓦斯浓度监测数

据的传输，其数据量不大，由于需要应用于无线检测设备上，因而需要考虑其功耗要求，同时考虑到技术 的成熟度、用领域、统成本、作频段和开发的应系工

难易程度，经过对上述五种短距离无线通信技术的分析，采用微功率射频通信技术来实现系统的无线 传输功能。

统设置、数据处理、显示、预警等各项具体功能。该系统总体结构如图 1示。所

射频通信芯片经综合比较，用了挪威 N dc选 oi

收稿日期：0 l0 - 2 1- 2 3 8基金项目：黑龙江省重大科技攻关项目( A 4 5 1; G 0 A 0 )黑龙江省教育厅科学技术研究项目( 05 2 9 15 17 )作者简介：斌 (9 3一)男，江长兴人，士，沈 18,浙硕助教，研究方向为矿山安全监测监控技术。 8 5