0引言

在近幾年，無線通信網絡得到了很快的發展，從蜂窩語音式的電話發展到無線家用網絡。由于無線網絡的到來，人們的生活受到了深刻的影響。在無線網絡發展的今天，煤礦安全問題是任然存在，而且長期存在，特別是瓦斯爆炸事故。對于瓦斯報警燈，它是礦工個體防護的有效設備，它能夠隨時監測到井下瓦斯的濃度情況，只要井下的瓦斯濃度達到報警臨界線，便會提醒相關工作人員采取安全措施，以保證工人的人生安全。由于之前很多礦井設備都很難及時的得到井下瓦斯濃度的狀況，因此本文提出一種將無線網絡技術與瓦斯監測技術相結合的技術，可以達到很好的效果，從而解決了以前出現的各種問題。

1無線網絡通信模塊

在本文中，無線通信模塊中的收發芯片選用CC2420芯片，另外還有還有高頻天線電路及單端鞭裝天線組成整個無線通信模塊。單片機選用PIC18系列的。其中CC2420芯片可以實現ZiBee協議的媒體訪問控制器（MAC）層及物理層，擁有65000個節點通道并可供隨時設計者擴充，以及低耗電、250kpbs傳輸速率、快速喚醒時(<30ms)、CSMA-CA通道狀態偵測等特性。CC2420僅僅要求非常少的器件構成外圍電路見圖1，由微控制器接口、射頻輸入/輸出匹配電路和時鐘電路三個構成外圍電路。而且它的本振信號可有內部電路提供，也可以有外部電源提供。當電源有內部電路提供時需外加兩個負載電容以及晶體振蕩器，其中負載電容的取值與晶體振蕩器的振蕩頻率有關。射頻輸入射出匹配電路的主要功能是匹配芯片的輸入輸出阻抗。設置工作模式可以通過CC2420，用四線的SPI（SO,SI.CSn.SCLK）總線，并實現讀／寫狀態寄存器、讀／寫緩存數據。

2多功能報警礦燈的設計

多功能燈擁有及時監測工作地點的瓦斯濃度，就相當于在井下的工作人員每人都攜帶1臺瓦斯檢測儀，并且當瓦斯濃度超過限制時可進行聲光同時報警，不僅提醒工作人員危險并顯示瓦斯濃度，與此同時礦燈上的無線發射模塊可以發出瓦斯濃度超限信號，相當于許多可以移動的瓦斯監測探頭被設置在井下了，這種超限信號將會由無線信號接收裝置進行接收并經過有線傳輸直至地面上方的監控中心，這時監控中心的工作人員便可以根據接收裝置所接收到的信息判斷超限具體位置，并且可以根據反饋來的信息就是礦燈編號判斷工作人員的信息。

2.1礦燈的硬件設計

由于燈帽體積和重量是有一定的要求，所以將瓦斯傳感器放置于燈帽上，無線通信模塊、天線和報警電路等都固定于電池盒內，這樣的話就可以實現開關及電源與礦燈共用。整個系統的組成原理如圖2所示。

2．2礦燈的瓦斯檢測模塊

模擬放大電路、A/D轉換電路和瓦斯傳感器組成了一套完整的瓦斯檢測模塊。瓦斯傳感器的檢測是通過采用載體催化原理來實現的，主要電路為由補償元件、催化元件和比較高穩定的電阻組成惠斯登電橋。電橋平常保持平衡，但遇瓦斯時，催化元件發生反應，溫度增高，阻值變化，電橋失去平衡，輸出電壓信號［4］，此信號經放大和A／D轉換后被單片機接收。采用LMV358放大器對電壓信號進行放大，方便給單片機處理。A／D轉換由單片機自帶的A／D轉換接口完成，減少了外圍電路，省去了A／D轉換模塊，降低了成本，提高了系統2．3單片機控制模塊報警點設置電路、濃度顯示器、傳感器標校電路、聲光報警器和單片機組成單片機的完整控制系統。本系統中的單片機采用單時鐘、低功耗并且高速的STCl2C5412AD，這個單片機具有8路SPI同步通信口和A／D轉換數據通道，而且可以對其設置主從模式，在本文中系統將設置為主模式。在單片機接收到轉換值后，就可以通過LED顯示器顯示瓦斯的濃度值，而且可以判斷這個值是否超過預設值，若超限則啟動聲光報警器，并通過SPI通信將瓦斯濃度、礦燈地址以及通信匹配地址等數據發送給無線接收模塊，由無線發射進行超限信號發射。

3試驗

筆者利用無線網絡通信技術設計了無線信號收發裝置，并使多功能報警礦燈與它組合在一起一起構成了完整的系統，這個系統在煤礦進行過通信測試。測試結果表明，數據很可觀，如圖3瓦斯超限數據無線傳輸系統示意圖所示。

4總結

本文介紹了一種無線網絡通信多功能瓦斯礦燈的設計，此系統以單片機為控制核心，提高系統的可靠性，在本系統的控制下，可以提高接收到信息的穩定性，及時性和可靠性等。