作者：邓慧芳^1,2, 谢锐^1,2, 孙传猛^1,2, 赵庚³, 王海霞^1,2

作者单位：1. 中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051;
2. 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051;
3. 中北大学 地下目标毁伤技术国防重点学科实验室, 山西 太原 030051

关键词：火源监测;WaveMesh移动自组网;光纤冗余环网;感温电缆;无线感知

摘要：

鉴于无线ZigBee协议传输数据率低、距离短，为进行煤矿井下大范围高密度火源监测任务，设计一种高可靠性煤矿井下火源无线预警监测系统。在井下煤自燃隐蔽区域布置感温电缆，利用WaveMesh移动自组网协议多跳网络并行传递数据，根据节点路径选择算法选择传输的最佳路径，通过光纤冗余环网传输至监测终端。该系统以可靠性、健壮性和易移植性为设计原则，针对硬件抗干扰和防爆，射频转发相邻节点数据并设置避让机制，WIFI模块或RS485模块及接口模块二选一通信，光纤冗余环网传输数据。经试验表明，无线传感网络最大通信距离为37 m。采用WaveMesh多径路由协议，组成多跳网络在不同路由间自由切换，能够充分利用无线信号的冗余性。

Wireless high reliablity fire source monitor system of underground coal mine

DENG Huifang^1,2, XIE Rui^1,2, SUN Chuanmeng^1,2, ZHAO Geng³, WANG Haixia^1,2

1. National Key Laboratory of Electronic Testing Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China;
2. Key Laboratory of Instrument Science and Dynamic Testing, Ministry of Education, North University of China, Taiyuan 030051, China;
3. Underground Target Damage Technology National Defense Key Subject Laboratory, North University of China, Taiyuan 030051, China

Abstract: In view of the low transmission data rate and short distance of wireless ZigBee protocol, a wireless high reliability fire source monitor system of underground coal mine is designed to realize large-scale high-density fire source monitoring in coal mine. The temperature sensing cable is set up in the underground coal spontaneous combustion concealment area, and use the WaveMesh mobile ad hoc network protocol to transmit the data in parallel. According to the node path selection algorithm, the optimal path of transmission is selected and data is transmitted to the monitoring terminal through the fiber redundant ring network. The system is designed based on principles such as reliability, robustness and portability. For hardware anti-jamming and explosion-proof, radio frequency forwarding to adjacent nodes data and setting up the avoidance mechanism, WIFI module or RS485 and interface module alternative communication, and fiber redundancy ring network transmits data. Test shows that the maximum communication distance of the wireless sensor network is 37 m. WaveMesh multi-path routing protocol is adopted to compose multi-hop network and switch between different routes, which can take full advantage of the redundancy of wireless signal.

Keywords: fire source monitoring;WaveMesh protocol;fiber optic redundant ring network;temperature sensing cable;wireless sensing

2018, 44(6): 83-86,94  收稿日期: 2017-10-19;收到修改稿日期: 2017-11-23

基金项目: 山西省煤层气联合研究基金项目（2013012010）；中北大学科学研究基金（XJJ2016033）

作者简介: 邓慧芳(1994-),女,湖南新田县人,硕士研究生,专业方向为动态测试与智能仪器、边缘计算。

参考文献

[1] 煤自燃机理及探测新认识助力煤田火灾治理[J]. 中国安全生产科学技术, 2016, 12(12):47.
[2] 邓军, 李贝, 王凯, 等. 我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J]. 煤炭科学技术, 2016, 44(10):1-7, 101.
[3] 梁运涛, 侯贤军, 罗海珠, 等. 我国煤矿火灾防治现状及发展对策[J]. 煤炭科学技术, 2016, 44(6):1-6, 13.
[4] 陈欢, 杨永亮. 煤自燃预测技术研究现状[J]. 煤矿安全, 2013, 44(9):194-197.
[5] 齐峰, 王凯. 煤田火区远程无线传感器网络监测系统设计与构建[J]. 能源技术与管理, 2017, 42(1):5-8.
[6] 曹清华. 新疆煤田火区无线远程监测网络可靠运行的支撑技术[C]//2014年中国地球科学联合学术年会论文集, 2014.
[7] 魏景新, 靳文涛. 基于ZigBee技术的煤矿井下自组网定位系统设计[J]. 中国煤炭, 2017, 43(3):84-88.
[8] 何伟刚, 李政林, 章帆, 等. 基于ZigBee的煤矿井下无线传感器节点设计[J]. 现代电子技术, 2017, (2):122-124.
[9] 张晓锋. 基于随机几何图的无线传感器网络拓扑控制[D]. 西安:西安电子科技大学, 2013.
[10] 符茂胜, 傅思勇, 金星, 等. 基于双重近邻图的有监督流形学习算法[J]. 皖西学院学报, 2015, 31(2):47-50.
[11] 孙倩. 临近空间自适应组网关键技术的研究[D]. 成都:电子科技大学, 2014.