專利名稱：基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安全測量設(shè)備，尤其涉及基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦 井環(huán)境安全測量裝置。
技術(shù)背景我國是產(chǎn)煤大國，擁有數(shù)目巨大的中小型煤礦，這些煤礦是安全事故的高發(fā)單位， 很大的原因是礦井環(huán)境安全檢測手段落后，尤其是對瓦斯等危險氣體的監(jiān)控，不能做到防 患于未然。傳統(tǒng)的礦井用檢測儀多是針對單一檢測源，且只有檢測，報警，記錄功能。近年 來隨著無線傳感器技術(shù)的成熟，出現(xiàn)了具有實(shí)時數(shù)據(jù)無線傳輸功能的檢測儀，但是仍未解 決只能針對單一檢測源的問題
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝 置，它能對多種檢測源實(shí)時監(jiān)控，集成了多種現(xiàn)有檢測儀器的功能，簡化了礦井環(huán)境安全監(jiān) 控的過程，且支持ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，雙向通信，配置靈活。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案它由數(shù)據(jù)采 集單元1、采集控制和無線傳輸單元2和決策和無線接收單元3組成，數(shù)據(jù)采集單元1與采 集控制和無線傳輸單元2相連，采集控制和無線傳輸單元2和決策和無線接收單元3相連。所述的數(shù)據(jù)采集單元1由傳感器組1_1、AD轉(zhuǎn)換器1-2和穩(wěn)壓電源電路1_3組成， 傳感器組1-1與AD轉(zhuǎn)換器1-2連接，穩(wěn)壓電源電路1-3與AD轉(zhuǎn)換器1_2相連。所述的采集控制和無線傳輸單元2由處理器2-1、無線通信模塊2-2組成，處理器 2-1的一端與數(shù)據(jù)采集單元1中的AD轉(zhuǎn)換器1-2和穩(wěn)壓電源電路1-3相連，處理器2_1的 另一端與無線通信模塊2-2相連。所述的決策和無線接收單元3由無線通信模塊3-1、處理器3-2、PC機(jī)3_3組成， 無線通信模塊3-1與處理器3-2相連，處理器3-2與PC機(jī)3-3相連。本實(shí)用新型中所述數(shù)據(jù)采集單元中的AD轉(zhuǎn)換器選用的是TLC2574，傳感器組最多 包含四個傳感器，其輸出端接入到AD轉(zhuǎn)換器的輸入端，AD轉(zhuǎn)換器支持兩路-5V到5V電壓 輸入和兩路-20mA到20mA電流輸入，并與穩(wěn)壓電源電路相連，穩(wěn)壓電源電路提供3. 3V的電 壓輸出；決策和無線接收單元中的無線通信模塊和處理器集成在MG2455芯片中。處理器通 過串口和PC機(jī)相連，PC機(jī)同時向MG2455芯片供電；AD轉(zhuǎn)換器和采集控制和無線傳輸單元 的處理器通過SPI接口連接，采集控制和無線傳輸單元的無線通信模塊和決策和無線接收 單元的無線通信模塊通過ZigBee連接；采集控制和無線傳輸單元通過接插件和數(shù)據(jù)采集 單元連接在一起，后者同時向前者供電。采集控制和無線傳輸單元的處理器中運(yùn)行的軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和采集控制的功 能。該軟件是由C51編制的，包含ZigBee庫函數(shù)?？赏ㄟ^SPI接口接收AD數(shù)據(jù)，通過 ZigBee上報心跳和采集數(shù)據(jù)并接收控制指令，控制采集通道開合和采集頻率。該軟件嵌入
3到MG2455芯片中，接通電源后自動運(yùn)行。決策和無線接收單元的處理器中運(yùn)行的軟件執(zhí)行ZigBee和串口的數(shù)據(jù)交換功 能。向PC機(jī)傳送無線通信模塊接收到的采集數(shù)據(jù)，向采集控制和無線傳輸單元的無線通信 模塊傳送PC機(jī)的控制指令。該軟件嵌入到MG2455芯片中，接通電源后自動運(yùn)行。PC機(jī)上 運(yùn)行的軟件主要通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理，以及指令的發(fā)出。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是它能對多種檢測源實(shí)時監(jiān)控，集成了多種現(xiàn)有檢測儀器的功 能，簡化了礦井環(huán)境安全監(jiān)控的過程，且支持ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，雙向通信，配 置靈活。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為AD轉(zhuǎn)換器1-2的電路圖；圖3為穩(wěn)壓電源電路1-3的電路圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1-3，本具體實(shí)施方式
采用以下技術(shù)方案它由數(shù)據(jù)采集單元1、采集控制 和無線傳輸單元2和決策和無線接收單元3組成，數(shù)據(jù)采集單元1與采集控制和無線傳輸 單元2相連，采集控制和無線傳輸單元2和決策和無線接收單元3相連。所述的數(shù)據(jù)采集單元1由傳感器組1_1、AD轉(zhuǎn)換器1-2和穩(wěn)壓電源電路1_3組成， 傳感器組1-1與AD轉(zhuǎn)換器1-2連接，穩(wěn)壓電源電路1-3與AD轉(zhuǎn)換器1_2相連。所述的采集控制和無線傳輸單元2由處理器2-1、無線通信模塊2-2組成，處理器 2-1的一端與數(shù)據(jù)采集單元1中的AD轉(zhuǎn)換器1-2和穩(wěn)壓電源電路1-3相連，處理器2_1的 另一端與無線通信模塊2-2相連。所述的決策和無線接收單元3由無線通信模塊3-1、處理器3-2、PC機(jī)3_3組成， 無線通信模塊3-1與處理器3-2相連，處理器3-2與PC機(jī)3-3相連。本具體實(shí)施方式
中所述數(shù)據(jù)采集單元中的AD轉(zhuǎn)換器選用的是TLC2574，傳感器組 最多包含四個傳感器，其輸出端接入到AD轉(zhuǎn)換器的輸入端，AD轉(zhuǎn)換器支持兩路-5V到5V電 壓輸入和兩路-20mA到20mA電流輸入，并與穩(wěn)壓電源電路相連，穩(wěn)壓電源電路提供3. 3V的 電壓輸出；決策和無線接收單元中的無線通信模塊和處理器集成在MG2455芯片中。處理器 通過串口和PC機(jī)相連，PC機(jī)同時向MG2455芯片供電；AD轉(zhuǎn)換器和采集控制和無線傳輸單 元的處理器通過SPI接口連接，采集控制和無線傳輸單元的無線通信模塊和決策和無線接 收單元的無線通信模塊通過ZigBee連接；采集控制和無線傳輸單元通過接插件和數(shù)據(jù)采 集單元連接在一起，后者同時向前者供電。采集控制和無線傳輸單元的處理器中運(yùn)行的軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和采集控制的功 能。該軟件是由C51編制的，包含ZigBee庫函數(shù)?？赏ㄟ^SPI接口接收AD數(shù)據(jù)，通過 ZigBee上報心跳和采集數(shù)據(jù)并接收控制指令，控制采集通道開合和采集頻率。該軟件嵌入 到MG2455芯片中，接通電源后自動運(yùn)行。決策和無線接收單元的處理器中運(yùn)行的軟件執(zhí)行ZigBee和串口的數(shù)據(jù)交換功 能。向PC機(jī)傳送無線通信模塊接收到的采集數(shù)據(jù)，向采集控制和無線傳輸單元的無線通信模塊傳送PC機(jī)的控制指令。該軟件嵌入到MG2455芯片中，接通電源后自動運(yùn)行。PC機(jī)上 運(yùn)行的軟件主要通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理，以及指令的發(fā)出。 本具體實(shí)施方式
的優(yōu)點(diǎn)是它能對多種檢測源實(shí)時監(jiān)控，集成了多種現(xiàn)有檢測儀器 的功能，簡化了礦井環(huán)境安全監(jiān)控的過程，且支持ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，雙向通 信，配置靈活。
權(quán)利要求基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置，其特征在于它由數(shù)據(jù)采集單元(1)、采集控制和無線傳輸單元(2)和決策和無線接收單元(3)組成，數(shù)據(jù)采集單元(1)與采集控制和無線傳輸單元(2)相連，采集控制和無線傳輸單元(2)和決策和無線接收單元(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置，其特 征在于所述的數(shù)據(jù)采集單元(1)由傳感器組(1_1)、AD轉(zhuǎn)換器(1-2)和穩(wěn)壓電源電路(1-3) 組成，傳感器組(1-1)與AD轉(zhuǎn)換器(1-2)連接，穩(wěn)壓電源電路(1-3)與AD轉(zhuǎn)換器(1_2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置，其特 征在于所述的采集控制和無線傳輸單元(2)由處理器2-1、無線通信模塊2-2組成，處理器 2-1的一端與數(shù)據(jù)采集單元(1)中的AD轉(zhuǎn)換器(1-2)和穩(wěn)壓電源電路(1-3)相連，處理器 2-1的另一端與無線通信模塊2-2相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置，其 特征在于所述的決策和無線接收單元(3)由無線通信模塊3-1、處理器3-2、PC機(jī)(3-3)組 成，無線通信模塊3-1與處理器3-2相連，處理器3-2與PC機(jī)(3-3)相連。
專利摘要基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井環(huán)境安全測量裝置，它涉及一種安全測量設(shè)備，它由數(shù)據(jù)采集單元(1)、采集控制和無線傳輸單元(2)和決策和無線接收單元(3)組成，數(shù)據(jù)采集單元(1)與采集控制和無線傳輸單元(2)相連，采集控制和無線傳輸單元(2)和決策和無線接收單元(3)相連。它能對多種檢測源實(shí)時監(jiān)控，集成了多種現(xiàn)有檢測儀器的功能，簡化了礦井環(huán)境安全監(jiān)控的過程，且支持ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，雙向通信，配置靈活。
文檔編號G08C17/02GK201681477SQ200920351968
公開日2010年12月22日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者萬洪濤, 任龍博, 唐小勇, 孫衛(wèi)東, 張德軍, 李明璋, 李漢杰, 王超, 穆海軍, 郭東東, 陸振華, 陳剛 申請人:青島三同數(shù)字科技有限責(zé)任公司