CN201826897U - 基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统，包括ZigBee无线模块、GSM无线模块、传感器、声光报警模块以及用于查询控制和显示数据的监控中心；GSM无线模块放于监控中心；传感器则放于井下监测点；声光报警模块分别放于监控中心和井下；监控中心包括监控服务器及监控显示器；系统中监控服务器与放于监控中心的ZigBee无线模块相连；GSM无线模块与放置于监控中心的ZigBee无线模块相连；传感器与放置于井下的ZigBee无线模块相连；两组声光报警模块分别与放置于监控中心的ZigBee无线模块和放置于井下的ZigBee无线模块相连。本系统可以通过手机给GSM模块发短信提取任何一个井下监测节点的当前数据或控制井下监测节点的关闭和开启，提高了系统的监控灵活性，实现了系统智能化。

Description

基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种矿井井下安全监测系统，尤其是一种基于ZigBee和GSM无线网络技术的矿井井下安全监测系统，可通过手机灵活的控制井下监测点的开启与关闭及提取监控数据。

背景技术

传统的矿井安全监测系统是基于有线传输的基础上建立的监控网络，这种方式存在诸多缺点：布线复杂困难、成本高昂、数据基站容易受外界干扰；传输线缆一旦受损，将影响整个系统的正常工作；监控局限于监控中心，监控人员必须时时在岗，系统灵活性低。而现有的无线监控是基于GPRS的，其成本高，实用性低，维护难度大。

ZigBee是一种新兴的基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的关于组网、安全和应用软件方面的近距离通信技术。ZigBee工作于免执照频段(2.4GHz)，其组成的无线网络可容纳65000个无线节点，网络中每个节点之间可相互通信，通信距离从标准的75米可扩展到几百米甚至是几千米，而且各节点之间可以通过接力传输的方式是传输距离达到最远。ZigBee具有低功耗、低速率、低复杂度、低成本、通信安全可靠、网络容量大等特点。ZigBee组成的网络支持星型网络、树状网络、网状网等多种网络拓扑结构。ZigBee技术应用前景广泛，在未来几年里ZigBee将在工业控制、无线定位、智能家居、汽车自动化、楼宇自动化、消费电子、医用设备控制等多个领域中被应用。

GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称″全球通″，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz及GSM1900：1900MHz等几个频段。GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。

目前，本技术领域内仍没有出现基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统。

发明内容

为了克服现有的矿井监控系统的缺陷，本实用新型提供一种低成本、低功耗、稳定性好、特别是监控灵活的无线矿井安全监测系统，该系统利用ZigBee网络协议构成的网状网无线网络进行数据采集及传输，当有数据超标时GSM自动通过GSM网络给管理人员发送报警短信；可利用GSM对监控节点进行控制或数据提取，实现实时监控；且井下监测节点可以根据需要灵活移动，提高了系统的灵活性。

本实用新型基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统，该系统包括ZigBee无线模块、GSM无线模块、传感器、声光报警模块以及用于查询控制和显示数据的监控中心；系统中ZigBee无线模块根据任务的不同分别放于矿井井下用做终端节点和井下路由节点、地面路由节点及监控中心的协调器；GSM无线模块放于监控中心；传感器则放于井下监测点；声光报警模块分别放于监控中心和井下；监控中心包括监控服务器及监控显示器，系统中监控服务器与放于监控中心的ZigBee无线模块(协调器)相连；GSM无线模块与放置于监控中心的ZigBee无线模块(协调器)相连；传感器与放置于井下的ZigBee无线模块(终端节点)相连；两组声光报警模块分别与放置于监控中心的ZigBee无线模块(协调器)和放置于井下的ZigBee无线模块(终端节点)相连；系统中ZigBee无线模块通过ZigBee网络协议构成的网状网网络进行无线数据传输；GSM无线模块则通过GSM网络给用户发送报警信息或监控数据。

进一步，所述监控中心放置的ZigBee无线模块(协调器)还包括MAX232接口，分别与监控中心的GSM无线模块、声光报警模块相连；

进一步，所述井下的ZigBee无线模块(终端节点)除了和传感器相连外还与放置于井下的声光报警模块相连，且ZigBee无线模块可根据用户需要灵活移动；

放置于井下的传感器对井下的瓦斯浓度、温湿度等安全因素进行实时监测，并通过ZigBee无线网络把数据送到监控中心显示。当出现险情时，监控中心和监测点声光报警模块报警，提醒工作人员及时撤离危险地段；同时GSM无线模块通过GSM网络给用户发送报警短信，短信内容包括超标数据和监测点的所在位置，提醒用户及时处理险情。用户还可以通过手机给GSM无线模块发短信提取任何一个井下监测节点的当前数据或控制井下监测节点的关闭和开启，井下

监测节点可根据用户需要灵活移动，提高系统的灵活性、准确性，实现系统的智能化。

本实用新型的有益效果是：系统通过ZigBee网络传输数据，通过GSM网络控制井下监测点的开启与关闭及提取数据，系统结构简单、灵活度大，将得到很好的应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理框图。

具体实施方式

本实施例如图1，系统包括放置于井下的ZigBee终端节点、井下ZigBee路由节点及地面ZigBee路由节点、显示数据及管理系统的监控服务器、放置于监控中心的ZigBee协调器、温湿度传感器、瓦斯传感器、GSM无线模块、声光报警模块。系统中ZigBee终端节点分别与井下声光报警模块、温湿度传感器、瓦斯传感器相连；ZigBee协调器通过串口与监控服务器、GSM无线模块、以及和监控中心的声光报警模块相连；井下ZigBee路由节点及地面ZigBee路由节点在网络中起到数据接力作用，分别连接着ZigBee终端节点和ZigBee协调器，整个数据采集及传输网络通过ZigBee网络协议互相通信。

ZigBee网络中与ZigBee终端节点相连的温湿度传感器、瓦斯传感器对井下温湿度、瓦斯浓度进行实时采集，ZigBee路由节点起到接力传输作用。数据通过终端节点发送给路由节点，路由节点接力传输数据给ZigBee协调器；ZigBee协调器收到数据后经过处理，送给监控服务器显示。当井下安全因素超标时，和ZigBee协调器相连的声光报警模块报警，同时ZigBee协调器给GSM无线模块发送使能信息，GSM无线模块给用户发送报警短信，信息中包括当前超标气体浓度、温湿度、浓度超标监测点的所在位置。ZigBee终端节点可根据采集位置的不同而灵活移动。当用户不在监控中心时想要知道当前的井下安全情况，只需通过手机给GSM无线模块发送一条短信，当GSM无线模块收到短信后把信息指令传给ZigBee协调器，ZigBee协调器收到信息后提取当前数据和以往数据及监测点的所在位置一并通过GSM无线模块发送到用户手机，实现了系统的实时监控。用户可以通过监控服务器对系统进行控制，还可以通过手机发送短信控制系统的各个节点开启与关闭，大大增加了系统的灵活性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于ZigBee和GSM的矿井安全监测系统，其特征在于：该系统包括ZigBee无线模块、GSM无线模块、传感器、声光报警模块以及用于查询控制和显示数据的监控中心；所述的ZigBee无线模块分别放于矿井井下用做终端节点和井下路由节点、地面路由节点及监控中心的协调器；GSM无线模块放于监控中心；传感器则放于井下监测点；声光报警模块分别放于监控中心和井下；监控中心包括监控服务器及监控显示器；系统中监控服务器与放于监控中心的ZigBee无线模块相连；GSM无线模块与放置于监控中心的ZigBee无线模块相连；传感器与放置于井下的ZigBee无线模块终端节点相连；两组声光报警模块分别与放置于腔控中心的ZigBee无线模块和放置于井下的ZigBee无线模块终端节点相连。

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