基于ZigBee的煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點設(shè)計

2．3 一氧化碳和硫化氫測量電路設(shè)計
一氧化碳和硫化氫濃度測量均選用了國產(chǎn)的電化學(xué)氣體傳感器，電化學(xué)元件根據(jù)電化學(xué)的原理工作，利用待測氣體在電解池中工作電極上的電化學(xué)氧化過程，通過電子線路將電解池的工作電極和參比電極恒定在一個適當?shù)碾娢?，在該電位下可以發(fā)生待測氣體的電化學(xué)氧化，由于氧在氧化和還原反應(yīng)時所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可以忽略不計，于是待測氣體電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過測定電流的大小就可以確定待測氣體的濃度。其測量電路如圖3所示。

2．4 其他主要元件選擇
負壓測量選用Motorola的氣壓傳感器MPX5100，溫度測量選用集成數(shù)字溫度傳感器DSl8B20。
2．5 電源設(shè)計
節(jié)點供電對于固定節(jié)點采用蓄電池供電，對于佩戴型則直接從礦燈去電，由于使用蓄電池供電，因此電源設(shè)計時要考慮其轉(zhuǎn)換效率。該系統(tǒng)中電源設(shè)計選用了CS51412，CS51411，MAX660三種元件，其中CS51411，CS51412芯片為ON半導(dǎo)．體推出的新型補償穩(wěn)壓器系列產(chǎn)品，精度高，開關(guān)頻率性能優(yōu)異，功能完備，專用于蜂窩基站和無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，其輸入電壓范圍在4．5～40 V之間。MAX660芯片為MAXIM推出的電源轉(zhuǎn)換芯片，可以實現(xiàn)+3 V到-3 V電源的轉(zhuǎn)換。12 V轉(zhuǎn)5 V電路如圖4所示。

3 節(jié)點軟件設(shè)計
3．1 通信協(xié)議的制定
設(shè)計通訊協(xié)議應(yīng)充分降低通訊雙方之間的耦合性，使得節(jié)點增加與減少并不影響監(jiān)測計算機軟件的正常運行(即不會因為傳感器個數(shù)、類型的改變而需修改上位機軟件)。同時，上位機監(jiān)控軟件可以通過與節(jié)點的通信，按照協(xié)議規(guī)定自動解析傳感器節(jié)點相關(guān)信息。結(jié)合系統(tǒng)特點，制定了監(jiān)控系統(tǒng)專用的一套應(yīng)用層通信協(xié)議，該協(xié)議是運行于ZigBee之上，用于規(guī)范應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換而制定的協(xié)議。