基于ZigBee的煤矿井下无线传感器节点设计

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3 节点软件设计

传感器节点是监测系统重要的组成部分，是各种环境参数的来源，其程序流程图如图3所示。由图3可知，首先是进行初始化：ARM 处理器初始化、射频模块初始化，加入到ZigBee 网络中，传感器电路进行初始化并开始采集各种环境参数，设置将处理过的数据通过ZigBee 网络无线发送到路由器。各个节点之间使用传输数据包的协议识别各自的ID避免信号重复或者冲突。为满足低功耗的设计要求软件使用定时器休眠定时唤醒方式返回数据。

4 传感器节点测试

以STM32F103C8T6作为系统的核心，每个传感器节点有3个模块。分别对有害气体、温度、风速进行实时监测，分别用甲烷、液化石油气、烟雾等污染源放置在环境监测传感器附近，然后，通过STM32系列单片机的仿真器J⁃Link与单片机相连接，根据不同的测试情况，系统也会有不同的反应，监测传感器能够十分迅速地检测出污染物，并同时在软件界面上记录污染物超标内容并向人们警告，检测效果良好。测量信息经过无线传输可以完成与另一个模块的相互数据传输，并且可以按照预定顺序进行轮流式的信息传递式，传感器检测节点将数据传送给汇聚节点，实现无线传感器网络与外部网络的通信，从而实现远程监控。确保传感器检测节点在井下安全、可靠地使用。实现了可靠的数据传送，并具有较好的低功耗和实时性。

5 结 语

本文依据煤矿井下的无线传感器网络节点低功耗、低成本，设计一种无线传感器网络通用节点，完成通用节点的软硬件平台的设计。节点采用ZigBee短距离无线技术，可以实现煤矿井下传感器网络中节点间的无线通信，适用于煤矿井下安全系统等领域，有一定的发展空间。所设计的节点不但成本低、功耗低、覆盖范围较远等，而且符合IEEE 802.15.4协议，还可以与其他符合标准的产品的互联， 通用性和可扩展性良好。本文在设计微型、廉价、能量有限的多功能传感器节点方面进行有益探索。

参考文献

[1] 韦文山，李海华.基于粗糙集理论的多传感器信息融合及其在机器人中的应用[J].煤炭技术，2011，30（3）：200⁃202.

[2] 李蓉.关于无线传感器网络在煤矿井下中的应用[J].煤炭技术，2011，30（11）：152⁃153.

[3] 刘贞贤，陈祥光，赫永霞.一种新型的传感器网络[J].现代电子技术，2013，36（16）：18⁃20.

[4] 王金翔.井下无线通信系统中GUI设计与实现[J].煤炭技术，2012，31（11）：169⁃171.

[5] 楊业华，曹志强.井下无线通信综述[J].通信与广播电视，1998（2）：10⁃16.

[6] 彭燕.基于ZigBee的无线传感器网络研究[J].现代电子技术，2011，34（5）：49⁃51.

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