現(xiàn)有礦燈，大部分不具備無線通信功能，而具備無線通信功能的礦燈大部分不具備ZigBee模塊自動組網(wǎng)功能。傳統(tǒng)無線通信礦燈是先將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]臺，指揮臺經(jīng)過判斷，最后再提醒井下其他礦工，井下存在安全隱患。雖然亦能起到報警功能，但是礦上指揮中心不能準確了解井下具體的信息，且井下其他礦工也不能立即知道井下的安全狀況，導(dǎo)致無法及時采取有效措施。存在靈活性差，成本高，可靠性差等問題。
本系統(tǒng)旨在解決現(xiàn)有礦燈存在的問題，提供一種基于礦燈的ZigBee 數(shù)傳模塊自動組網(wǎng)無線預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)ΦV井下瓦斯?jié)舛群蜏貪穸刃畔⑦M行ZigBee 數(shù)據(jù)采集，當瓦斯?jié)舛群蜏貪穸瘸迺r，ZigBee模塊通過自動組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)铰酚善鞴?jié)點，由路由器節(jié)點再將數(shù)據(jù)傳輸給其他礦工和礦上指揮臺，礦上指揮臺可通過液晶顯示器了解到礦井下精確的數(shù)據(jù)信息，并用LED指示燈和蜂鳴器對相應(yīng)狀況進行報警。若發(fā)生塌方等礦難，遇險難礦工可通過路由器節(jié)點處的充電口補充電能，提供必要的照明，等待救援人員的到來。
1 系統(tǒng)組成部分
本系統(tǒng)主要由電源部分，照明部分，ZigBee數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)處理部分，ZigBee 無線模塊通信部分，顯示報警部分。
電源部分，由鋰離子電池供電，穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定的電壓，充電電路提供優(yōu)良的充電功能。
照明部分，由LED 燈頭提供高效節(jié)能的照明功能。
ZigBee 數(shù)據(jù)采集部分，由瓦斯傳感器和溫濕度傳感器對礦工周邊環(huán)境進行數(shù)據(jù)檢測。
數(shù)據(jù)處理部分，由集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換的微處理器先對檢測的數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再對數(shù)據(jù)進行處理，并對處理的結(jié)果做出動作。無線通信部分，由ZigBee 數(shù)傳模塊進行數(shù)據(jù)的傳輸，并進行自動組網(wǎng)。
顯示報警部分，由液晶顯示器對傳感器檢測的數(shù)據(jù)進行顯示，方便礦上指揮臺對井下的情況有詳細的了解，并由LED 燈和蜂鳴器對井下突發(fā)狀況進行報警[。
2 系統(tǒng)工作方式
系統(tǒng)工作流程圖見圖1。
圖1 系統(tǒng)流程圖
礦燈整體構(gòu)造圖見圖圓，礦燈采用聚合物鋰離子電池供電，采用高亮LED 發(fā)光管作為光源，將鋰離子電池、充電電路、穩(wěn)壓電路集成在一體化的電池盒中，電池盒可通過充電口給鋰離子電池充電。總開關(guān)是礦燈設(shè)備的總開關(guān)，控制礦燈整個電路的開和關(guān)。燈開關(guān)是礦燈光源部分的開關(guān)，控制燈的亮和滅。燈頭不僅可通過電池盒供電，而且可通過路由器節(jié)點供電，見圖2，電源插頭可插在電池盒上的充電口，也可插在路由器節(jié)點的礦燈充電口，見圖3。
圖2 圓礦燈整體結(jié)構(gòu) 圖3 路由器節(jié)點
礦燈不僅是照明設(shè)備，而且是ZigBee數(shù)據(jù)采集傳感器信息的設(shè)備，由瓦斯傳感器和溫濕度傳感器采集瓦斯?jié)舛群蜏貪穸刃畔ⅲㄟ^ZigBee無線模塊自動組網(wǎng)，將信息傳遞到路由器節(jié)點，再由路由器節(jié)點將信息傳遞到其他礦燈和礦上上位機控制臺，ZigBee 數(shù)據(jù)采集采集的信息超過設(shè)限范圍，礦燈和井上上位機控制臺都將通過蜂鳴器和LED 指示燈進行報警，礦上上位機控制臺的LCD 顯示器將顯示所有傳感器采集到的信息的最大值，見圖4，并且每隔5 分鐘清除所有數(shù)據(jù)，重新顯示采集到的最大值，便于礦上指揮人員采取適當?shù)木仍胧?span lang="EN-US">
圖4 上位機控制臺 圖5 充電口示意圖
3 附圖說明
圖1 為礦燈頭；圖2 為電池盒；圖3 為路由器節(jié)點；圖4 為上位機監(jiān)控端。
圖中標號：1.LED 燈頭；2.散熱片；3.塑料背板；4.瓦斯傳感器；5.固定槽；6.溫濕度傳感器；7.電源連接線；8.無線模塊及控制電路；9.線路板；10.固定螺絲槽；11.塑料背板；12.電源插槽；13.聚合物鋰離子電池；14.控制電路；15.充電口；16.密封型總開關(guān)；17.高亮LED 燈；18.電源插槽；19.無線接收天線；20.無線模塊及控制電路；21.固定槽；22.鋰離子電池；23.電源密封型開關(guān)；24.密封型開關(guān)；25.電源線插孔；26.LED 指示燈；27.無線接收天線；28.無線模塊及控制電路；29.液晶顯示器。
4 結(jié)束語
目前我國礦難時有發(fā)生，采礦安全越來越得到人們的重視。本系統(tǒng)基于礦燈開發(fā)一種利用ZigBee數(shù)傳模塊自動組網(wǎng)的無線預(yù)警系統(tǒng)，有效的降低礦井下的安全隱患，隨著ZigBee無線模塊通信技術(shù)的不斷成熟，該系統(tǒng)在煤礦井下的應(yīng)用將具有很大的發(fā)展前景。