[发明专利]一种用于煤矿安全监测的ZigBee-CAN网络网关

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及的是一种连接地面的CAN安全管理网络和井下的无线ZigBee环境参数监测网络之间的数据交换和协议转换，具体涉及的是用于煤矿安全监测的ZigBee-CAN网络网关。

背景技术

20世纪末以来，先进采煤国家应用机电一体化和自动化技术，实现了煤矿生产过程自动化和集约化生产，开发了全矿井综合自动化监控系统。集语音、数据、图像于一体，融监控、控制、通信功能、无线接入技术于一体，兼容各种专用监控系统功能，覆盖全矿井各生产和生产辅助环节，实现了对综采工作以及矿井运输、通风、排水、供电等设备状况参数以及矿井瓦斯浓度等环境参数的自动化监控和控制。全矿井综合监控控制系统至今已有四代产品，基本5-10年更新一代产品，其中代表性的产品有美国MSA公司生产的DAN6400系统，德国BRBRO公司的PROMOS系统等。

ZigBee是由英国、美国、荷兰以及日本一些著名的公司如Honeywe11、Invensys、三菱电器、摩托罗拉、飞利浦等于2002年联合推出的低成本、低功耗、短距离传输的无线连接技术。它和蓝牙一样，使用2.4GHz波段，采用跳频技术，与蓝牙相比更简单、速率更慢、功率及费用也更低，基本速率是250kb/s，传输范围为100米左右，当降低到28kb/s时，传输范围可扩大到100米以上，并获得更高的可靠性。ZigBee适用于非常低的任务周期、低能耗、低花费的静态及动态的具有很多活跃节点的无线网络。

我国矿区监控技术也从人工监控发展到了自动监控与监控，监控系统从环境安全监控发展到了工况监控和生产监控，并逐步形成了矿区监控网络，为矿区生产和管理的现代化提供了良好的条件。但是目前国内瓦斯信息采集监控主要是采用将传感器安装到指定位置，人员定期巡检手工采集瓦斯信息，由巡检员带到地面进行分析。或者由瓦斯检测员携带手持检测设备到达指定地点，手持设备自动检测瓦斯浓度等环境参数并记录下来，再带回地面分析。例如成都酷安科技有限公司生产的YJG型光学甲烷巡检网络监管系统，就是通过巡检员手持设备上的光学甲烷检测仪收集瓦斯信息，并将所检测到的瓦斯数据及瓦斯检测员的整个检测过程完整记录下来。北京华信协同科技有限责任公司推出的煤矿安全数字化智能巡检系统，同样需要瓦斯检测员亲自到达指定地点收集信息。此类系统虽可达到监控的目的，但在系统成本、可靠性和人员安全方面有很大的不足之处。

首先，基于有线网络的安全监控系统由于需要建设有线传输系统，因此在很大程度上限制了网络规模的扩大。随着开采面的不断向前推进，开采计划随井下煤炭的分布情况而变化，基于有线网络的安全监控系统的扩展跟不上开采的实际要求，使得网络的数据可靠性和实时性得不到保证，难以确保重要的安全数据、控制数据和井下仪表的检测数据及时的传输。这就成为煤矿安全监控系统采用有线网络为传输介质的最大不足。

其次，人工监控的方案是凭借专门人员丰富的实际经验对危险情况的发生进行预测。由于该类专门人员数量有限，同时考虑到监察员对各个区域检查的随机性，导致不可能覆盖井下所有区域。而且，瓦斯在空气中含量高时可降低氧含量，引起窒息，亲自到达信息采集点采集瓦斯信息，还存在采集人员的人身安全问题。

由此看来，建立一套灵活、可靠、扩展性强的煤矿安全无线监控网络迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供目的是在于提供一种便携、安全、可靠性高、易于扩展的用于煤矿安全监测的ZigBee-CAN网络网关，将无线的数据传输技术应用到煤矿瓦斯信息采集上，及时准确地采集煤矿井下指定地点的瓦斯信息，又能保证巡检人员的人身安全。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种用于煤矿安全监测的ZigBee-CAN网络网关，其特征在于，包括用于网关供电的电源管理模块，用于接收井上CAN网络传输指令数据或发送井下监测数据的CAN收发器，数据处理和运算能力的微处理器以及接收ZigBee网络监测数据或发送指令数据的ZigBee收发器；所述电源管理模块、CAN收发器和ZigBee收发器均与微处理器通过电路相连接，所述ZigBee收发器通过电路还连接有收发天线，在所述收发天线与ZigBee收发器之间还设有射频功率放大电路，增加其射频输出功率，增大网络覆盖范围。

前述的一种用于煤矿安全监测的ZigBee-CAN网络网关，其中，所述微处理器采用的是32位ARM微处理器，所述32位ARM微处理器中内置有中断控制器。