[发明专利]基于无线网络的煤矿密闭区监测系统及通讯方法

说明书

本发明涉及矿业安全监测技术领域，尤其是一种基于无线网络的煤矿密闭区监测系统及通讯方法。本发明由地面主站、井下基站、无线传感器三层结构组成。地面主站与井下基站实时通讯，分析处理井下密闭区监测的数据；井下基站是整个系统的核心控制部分，自动定时或手动采集传感器数据并上传；无线传感器是底层设备，由电池供电，具有数据采集及组网通讯等功能，含有多种气体传感器、温度传感器及环境压力传感器。本发明具备高度的智能化，能够及时准确的监测煤矿采空区密闭区环境数据，经地面主站分析预警，为矿井安全生产提供技术保障。

技术领域

本发明涉及矿业安全监测技术领域领域，尤其是一种基于无线网络的煤矿密闭区监测系统及通讯方法。

背景技术

矿井火灾是煤矿主要灾害之一，我国56％的煤矿存在自然发火的问题，其中，采空区自然发火占主体地位，因此实时掌握采空区密闭区内的自燃火灾数据，对预防采空区煤炭自燃具有重要意义。

煤矿井下采空区监测火灾方法，一般是以束管抽取采空区气体应用气相色谱仪分析气体指标，色谱仪可安装于井上，也可应用防爆或本安型色谱仪安装于井下。井上色谱因抽气距离远，取样时间延迟，分析数据实时性差，不能实时监测采空区气体变化情况。井下色谱因防爆要求，仪器价格贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于无线网络的煤矿密闭区监测系统及通讯方法，可以解决上述问题。

为实现上述目的，提供如下技术方案：

所述的一种基于无线网络的煤矿密闭区监测系统，包括地面主站、井下基站、若干个节点组成的若干个网络；

所述地面主站用于与井下基站实时通讯，分析处理井下密闭区监测的数据；

所述井下基站用于采集不同网络之间的无线传感器数据并上传；

所述节点包括无线传感器或中继，用于数据采集及组网通讯，通过电池供电；

单个所述网络节点采用链式通讯；

基站与多个网络之间采用星型通讯，轮询采集多个采空区密闭内的环境数据。

优选的，无线传感器包括CO、O2、CH4、CO2、C2H4、C2H2、H2S、温度、环境气压传感器；

地面主站的处理器采用STM32L系列，所述节点包括LORA模块，LORA模块采用SX1262 扩频技术；

电池采用矿用锰酸锂锂离子蓄电池。

提供一种基于无线网络的煤矿密闭区监测系统的通讯方法，包括以下步骤：

根据系统配置，采集环境数据模式包括基站自动定时采集环境数据或通过地面主机进行手动采集环境数据及查看节点运行状态；

正常状态下，所有节点处于睡眠状态，其他元器件处于断电状态；当井下基站发送采集命令时，LORA模块被唤醒，然后开启无线传感器电源开关，开始采集环境数据；环境数据采集完后，断开无线传感器电源；根据网络通讯情况发送环境数据，并检测其他节点接收成功后，该节点又返回睡眠状态。

优选的，采集环境数据时相邻节点通讯模式具体如下：

当采集数据时，基站发送采集命令给节点N，节点N收到采集命令后分析判断，再将采集命令转发给节点N-1，然后开始采集无线传感器数据；节点N-1收到采集命令后，再转发给节点N-2；采集命令依次转发到节点1，节点1分析采集命令，当判断节点1为最终端节点时，不再转发采集命令，而开始采集无线传感器数据；节点1采集完无线传感器数据后，转发给节点2；节点2收到节点1的数据，再融合本节点2数据转发给节点3，各节点融合本节点数据依次传递到基站，最后通过煤矿环网将数据传递到地面主站，进而分析预警。

优选的，检测其他节点接收成功具体的包括：相邻节点通讯成功标志