基于ZigBee的煤矿综合监控系统节点设计

2010-11-02 20:03:51来源: 现代电子技术 关键字:ZigBee  煤矿综合监控  传感器节点  协调器

O 引言

  基于无线传感器网络煤矿综合监控系统由井下的传感器节点、路由器节点协调器和井上监控计算机、数据中心、网络服务器组成。传感器节点可以在井下固定放置,也可以由人员佩戴。系统由固定节点采集井下甲烷、硫化氢、一氧化碳、温度、湿度等环境信息,通过由传感器节点、路由器节点和协调器构成的无线传感器网络将环境信息数据传送到井上监控计算机;同时也可以根据人员佩戴节点所在位置信息实现人员定位,并通过该节点获取相应人员的身份及当时身体状况等信息。本文主要介绍传感器节点设计。

1 传感器节点功能要求及总体结构

  1.1 功能要求

  该系统没有设计专用的路由节点,因此传感器节点不仅要采集传感器信号,同时又要充当路由器。传感器信号主要有甲烷浓度、硫化氢浓度、氧气浓度、温度、湿度、风速、压力等信号;人员信息包括身高、体重、血型、姓名等基本信息。

  1.2 总体结构

  传感器节点电路结构如图1所示。主要包括传感器调理电路、A/D转换电路、报警电路、通用控制输出电路和电源电路。

2 硬件电路设计

  2. 1 处理器及主要元件选择

  传感器节点处理器选择了英国Jennic公司的JN5121无线模块,它是业界第一款兼容于IEEE 802.15.4的低功耗低成本无线微控制器。该模块内置一款32位的RISC处理器,配置有2.4 GHz频段的IEEE 802.15.4标准的射频收发器,64 KB的ROM,96 KB的RAM,为无线传感器网络应用提供了完善的解决方案,同时高度集成化的设计简化了总的系统成本。JN5121内置的ROM存储集成了点对点通信与网状网通信的完整协议栈;JN5121内置的RAM存储可以支持网络路由和控制功能而不需要外部扩展任何的存储空间。JN5121内置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器减小了系统的功耗和处理器的负载。JN5121可应用于运行于2.4 GHz频段的各种ZigBee无线传感器网络节点,包括协调器、路由器以及终端设备。

  A/D转换器选用了ADI公司的AD7708,是美国ADI公司开发的具有低噪声、高分辨率、高可靠性及线性度好等优点,采用∑-△转换技术的可配置10通道16位A/D转换器件,其灵活的串行接口使AD7718可以很方便地与微处理器移位寄存器相连接,可以利用SPI总线完成与微处理器的通信,可广泛应用于工业过程控制、测量仪表、便携式测试仪器、智能变送器应变测量等领域。

  2.2 甲烷测量电路设计

  甲烷浓度测量选用了国产的煤矿甲烷检测用载体催化元件,催化元件根据催化燃烧效应的原理工作,由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂,遇可燃性气体时检测元件电阻升高,桥路输出电压变化,该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大,补偿元件起参比及温湿度补偿作用,其测量电路如图2所示。

  2.3 一氧化碳和硫化氢测量电路设计

  一氧化碳和硫化氢浓度测量均选用了国产的电化学气体传感器电化学元件根据电化学的原理工作,利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程,通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位,在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化,由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小,可以忽略不计,于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样,通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。其测量电路如图3所示。

  

[1] [2]

关键字:ZigBee  煤矿综合监控  传感器节点  协调器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/1102/article_3153.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于ZigBee与红外的家居监控系统设计
下一篇:高速公路视频监控需求与应用难点

论坛活动 E手掌握
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
ZigBee
煤矿综合监控
传感器节点
协调器

小广播

独家专题更多

TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 视频监控 智能卡 防盗报警 智能管理 处理器 传感器 其他技术 综合资讯 安防论坛

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved