基于无线传感器网络的煤矿顶板压力监测系统

4 传输接口

传输接口[6-7]安装在地面监测站和无线传感网络汇聚节点之间，将汇聚节点传输来的煤矿顶板的地址数据和顶板压力数据通过USB口传输至上位管理主机中。由于传输接口与地面监测站之间距离较远，因此为了确保传输数据的正确性，需要对USB通信加中继，提高其传输能力。同时，传输接口对接收到数据进行处理，当接收到某一地址的顶板压力数据接近或超过预先设置的数据时，发出声光报警。因此，从汇聚节点传输的USB信号需进行增强和分路,如图5所示。AU9254可实现USB 1路到4路的分路,同时可以从RJ-45口实现远距离传输。
传输接口采用C8051F320为主控芯片对接收到的数据进行处理。C8051F320系列器件使用Silicon Labs的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发，CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试。C8051F320的USB接口符合USB2.0版规范，可以实现全速(12 Mb/s)或低速(1.5 Mb/s)的串行通信。C8051F320与USB接口图如图6所示。

5 地面中心站

地面中心站接收由传输接口通过USB传输来的煤矿顶板的地址数据和顶板压力数据，对数据进行相应规划和处理，在监控中心显示屏中实时显示煤矿顶板地址以及相应地址的顶板压力数据。在地面中心站中编制相应的管理软件，将接收的数据和系统数据存储在数据库中，通过鼠标点击某一地址，就可以查阅该地址处顶板压力的历史数据曲线和安全数据，及时发出事故报警橙色信息，为预防顶板冒顶事故的发生提供科学的依据。
本文设计了一种基于无线传感器网络的矿井顶板压力监测控制系统，并设计了无线传感器网络节点顶板压力检测、无线传输电路。通过无线传感器网络可实现对矿井下各顶板压力的实时监测，为预防顶板冒顶事故的发生提供科学的依据。同时本系统还可以添加相应的传感器监测井下作业区的温湿度、氧含量、有毒有害气体含量、粉尘含量等多种环境参数的监测，这将为煤矿及其相关行业的安全生产提供可靠的分析和保障，具有重大的经济及社会意义。