基于ZigBee技術(shù)的無線紅外瓦斯傳感器智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
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3 終端采集節(jié)點設(shè)計
終端采集節(jié)點由傳感器模塊、無線通訊模塊和電源模塊組成?；贏TMEL公司的AT86RF212 RF射頻芯片及PIC18F4580 CPU構(gòu)成的終端瓦斯數(shù)據(jù)采集節(jié)點實現(xiàn)了將井下各工作面和巷道點的瓦斯數(shù)據(jù)及其他溫濕度數(shù)據(jù)信息通過各中繼模塊上傳地面綜合信息處理中心。該終端節(jié)點采用了紅外氣體檢測技術(shù)來進行瓦斯氣體檢測，克服了原來催化燃燒傳感器檢測精度低、高濃度易中毒等缺點，更好地實現(xiàn)了井下瓦斯數(shù)據(jù)的監(jiān)測。圖2所示為該節(jié)點的整體設(shè)計框圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/153481.htm
對于無線射頻電路來說，需要特別注意電路中的器件間相互干擾。在設(shè)計無線模塊電路部分，需要采用雙層PCB架構(gòu)，Toplayer層主要用于信號線的布線，Bottomlayer層主要用于電源線和地線的布線，在無線的區(qū)域需要打少量過孔。另外，AT86RF212芯片為了避免干擾，芯片底部必須接地，這樣在芯片底部也需要打少量過孔與地相連。芯片的電源管腳需相連去耦電容，外圍器件采用0402封裝的阻容器件。PCB天線采用FR4普通板材，可使天線獲得最佳性能，其介電常數(shù)要求為4．5，板材厚度為1 mm，敷銅厚度為0．35 μm。
4 ZigBee軟件節(jié)點設(shè)計
整個軟件包含的子程序有AD測量濃度模塊、無線收發(fā)模塊、終端顯示模塊等幾部分組成。系統(tǒng)每隔500 mS采集一次井下終端所處環(huán)境的瓦斯?jié)舛鹊饶M量，30 s濾波處理后顯示。其軟件流程圖如圖3所示，圖4所示是ZigBee收發(fā)模塊的設(shè)計流程。
5 結(jié)語
在礦井采煤及掘進面上，由于放炮會造成傳感器通信線路的損壞，影響傳感器正常的使用問題，本文提出的以AT86RF212為核心，基于ZigBee無線通信技術(shù)的解決方案具有低功耗、低成本的優(yōu)勢。該方案設(shè)計的無線紅外傳感器比傳統(tǒng)的瓦斯傳感器，在監(jiān)控組網(wǎng)的便捷性及終端設(shè)備的使用壽命上都有很大的優(yōu)勢。用ZigBee的無線通信方式代替原來使用的有線通信方式，大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的性能。實驗證明，設(shè)計的無線紅外瓦斯傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能更加穩(wěn)定，更適應(yīng)煤礦井下惡劣工作環(huán)境。
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