基于ZigBee技術的無線紅外瓦斯傳感器智能監測系統設計
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3 終端采集節點設計
終端采集節點由傳感器模塊、無線通訊模塊和電源模塊組成。基于ATMEL公司的AT86RF212 RF射頻芯片及PIC18F4580 CPU構成的終端瓦斯數據采集節點實現了將井下各工作面和巷道點的瓦斯數據及其他溫濕度數據信息通過各中繼模塊上傳地面綜合信息處理中心。該終端節點采用了紅外氣體檢測技術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，更好地實現了井下瓦斯數據的監測。圖2所示為該節點的整體設計框圖。本文引用地址：http://cqxgywz.com/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。在設計無線模塊電路部分，需要采用雙層PCB架構，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軟件節點設計
整個軟件包含的子程序有AD測量濃度模塊、無線收發模塊、終端顯示模塊等幾部分組成。系統每隔500 mS采集一次井下終端所處環境的瓦斯濃度等模擬量，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收發模塊的設計流程。
5 結語
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無線通信技術的解決方案具有低功耗、低成本的優勢。該方案設計的無線紅外傳感器比傳統的瓦斯傳感器，在監控組網的便捷性及終端設備的使用壽命上都有很大的優勢。用ZigBee的無線通信方式代替原來使用的有線通信方式，大大提高了監控系統的性能。實驗證明，設計的無線紅外瓦斯傳感器結構簡單、性能更加穩定，更適應煤礦井下惡劣工作環境。
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