基于ZigBee的井下無線瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、伴隨著貧油、少氣的日益凸顯，以及國際原油價格的不斷攀升，煤炭在我國的能源主體地位日益鞏固，因此對煤礦安全生產(chǎn)的研究也顯得更為重要。據(jù)統(tǒng)計，在我國發(fā)生的礦難中，80％為瓦斯事故，因此對井下瓦斯的監(jiān)測與控制成為煤礦生產(chǎn)的重中之重。
　　 在現(xiàn)有的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)中，大多采用有線監(jiān)控方式，而在井下工況條件十分惡劣的情況下，有線系統(tǒng)經(jīng)常會產(chǎn)生通訊故障。隨著近幾年無線通訊的發(fā)展，有關(guān)井下無線監(jiān)控系統(tǒng)的研究成為熱點。但是通過查詢有關(guān)的資料和論文

2、，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段這些研究內(nèi)容大部分處于理論研究階段，很少有付諸實施的。本文針對目前市場上存在的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，提出了一套基于ZigBee無線傳輸和組態(tài)軟件的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 本系統(tǒng)根據(jù)高瓦斯礦井的特點，通過井下通風(fēng)系統(tǒng)和瓦斯抽放系統(tǒng)來保證井下瓦斯含量不超標，同時通過數(shù)據(jù)采集模塊，將各個位置的相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)匯總后發(fā)送到上位機監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)通過組態(tài)軟件對井下數(shù)據(jù)進行實時顯示。
　　 井下通風(fēng)系統(tǒng)由PLC、變頻器、通

3、風(fēng)機及各種傳感器組成。其中PLC用于綜合系統(tǒng)中傳感器傳回來的數(shù)據(jù)，計算變頻器的輸出頻率，通過控制變頻器的頻率實現(xiàn)對通風(fēng)機的控制。考慮到工作面的實際情況，將變頻器的控制分為自動和手動兩種，為系統(tǒng)配備了兩臺變頻器和兩臺通風(fēng)機，以保證系統(tǒng)的運行。
　　 瓦斯抽放系統(tǒng)包括PLC、變頻器、水環(huán)式真空泵、循環(huán)水泵、冷卻塔、通風(fēng)機以及各種傳感器組成。其中，水環(huán)式真空泵用于抽取瓦斯，為了保障水環(huán)式真空泵的運行，為其配備了循環(huán)水泵和冷卻塔。因為在

4、瓦斯抽放過程中，難免會有瓦斯泄露到泵房中，所以為泵房配備了通風(fēng)機，在泵房瓦斯含量超標時，通過通風(fēng)機將其排出，PLC用于對各種設(shè)備的啟停進行自動控制。為了保證瓦斯抽放系統(tǒng)的正常工作，為其配備了兩臺水環(huán)式真空泵和兩臺循環(huán)水泵，二者互為備用。
　　 井下環(huán)境參數(shù)的實時采集通過各種傳感器來實現(xiàn)，然后將其通過數(shù)據(jù)采集器RTU進行匯總，有效減少了數(shù)據(jù)傳送多、雜、亂的問題。
　　 在數(shù)據(jù)傳輸中，采用了ZigBee設(shè)備進行無線通訊，它具