導(dǎo)語：無線通信在無極繩脫軌監(jiān)測的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1無極繩連續(xù)牽引車系統(tǒng)脫軌監(jiān)測的難點(diǎn)和方案

在無極繩連續(xù)牽引車系統(tǒng)運(yùn)行過程中，梭車沿軌道運(yùn)動，位置不斷變化，在軌道的任何位置都有可能出現(xiàn)脫軌的情況。因而脫軌監(jiān)測傳感器必須安裝在梭車上。脫軌監(jiān)測傳感器跟隨梭車沿軌道運(yùn)動，監(jiān)測信號無法通過固定信號電纜傳輸至信號處理模塊；另外，監(jiān)測傳感器安裝在梭車上，無法通過電纜直接供電。基于以上兩方面的原因，經(jīng)過綜合分析，采用無線信號傳輸技術(shù)解決脫軌監(jiān)測傳感器信號的傳輸問題。

2無線信號傳輸技術(shù)分析

2.1目前工業(yè)領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。（1）Bluetooth（藍(lán)牙）：Bluetooth是一種近距離無線通訊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信。Bluetooth技術(shù)在煤礦井下瓦斯等安全監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛，但由于傳輸距離短，顯然不適合短則幾百米，長則上千米的軌道運(yùn)輸。（2）Wi-Fi：Wi-Fi技術(shù)成熟、傳輸速率高、網(wǎng)組能力強(qiáng)、覆蓋范圍廣，但是功率高、技術(shù)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)的成本較高。Wi-Fi技術(shù)在煤礦井下人員定位系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。Wi-Fi工作在2.4GHz頻段內(nèi)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mpbs，使用范圍在室外為300m，在辦公環(huán)境中為100m，且只允許一種標(biāo)準(zhǔn)的信號發(fā)送，顯然不滿足要求。（3）ZigBee：ZigBee是一種新興的低功率、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一個由多個無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似于移動通信的CDMA/GSM網(wǎng)。每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊類似于移動網(wǎng)路的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m，擴(kuò)展到幾百米甚至幾千米。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括無線數(shù)據(jù)采集、無線工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動化、家庭和樓宇自動化、醫(yī)用設(shè)備控制、遠(yuǎn)程網(wǎng)路控制等場合。2.2ZigBee技術(shù)優(yōu)勢。（1）功率低：在低功率待機(jī)模式下，兩節(jié)普通五號電池可使用6~24個月。（2）成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，大大降低了成本。（3）網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)最多可容納65000個設(shè)備。（4）延時短：典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms。（5）網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠。（6）數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和健全功能，采用AES-128加密算法，各個應(yīng)用可靈活確定其安全屬性。可見，ZigBee技術(shù)在低功率、低成本和組網(wǎng)能力上具有無可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢。通過綜合分析幾種工業(yè)無線通信技術(shù)，筆者認(rèn)為ZigBee在低信噪比的環(huán)境下具有很強(qiáng)的抗干擾能力。在相同環(huán)境下，抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于Bluetooth和Wi-Fi。2.3標(biāo)準(zhǔn)選取。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，ZigBee無線通信技術(shù)特別適合煤礦井下無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)具有低功率、低成本、占有系統(tǒng)資源少、組網(wǎng)方便、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢。因此，選用ZigBee無線通信技術(shù)開發(fā)無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)。

3基于ZigBee的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

本文設(shè)計的無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)主要由檢測發(fā)射模塊、接收傳輸模塊和接收報警模塊組成。由安裝在無極繩連續(xù)牽引車梭車上的檢測發(fā)送模塊檢測到脫軌信號并通過ZigBee無線傳輸芯片發(fā)送給安置在牽引車所在巷道幫部的多個接收傳輸模塊中的一個或多個，接收傳輸模塊在收到脫軌報警信號后通過無線或有線通信方式把信號發(fā)送給接收報警顯示模塊，接收報警顯示模塊根據(jù)接收到的信號來進(jìn)行報警顯示，提示操作人員停止?fàn)恳嚨倪\(yùn)行，同時自動切斷電源，停止?fàn)恳囘\(yùn)行并閉鎖。（1）檢測發(fā)射模塊：模塊由接近開關(guān)、無線發(fā)送裝置、電池組組成（圖3）。兩個接近開關(guān)分別安裝固定在梭車對角的兩個輪子附近，感應(yīng)面貼近軌道來感應(yīng)輪子是否脫軌。這樣不管出現(xiàn)什么樣的脫軌總有一個接近開關(guān)能夠感應(yīng)到并輸出信號。無線發(fā)送裝置固定在梭車上，當(dāng)裝置接收到接近開關(guān)發(fā)送的脫軌信號并經(jīng)過處理后，驅(qū)動ZigBee模塊把報警信號通過無線方式發(fā)送給接收傳輸模塊。（2）接收傳輸模塊：模塊由無線接收裝置、電源模塊組成（圖4）。無線接收裝置按照一定距離依次安裝在無極繩連續(xù)牽引車軌道所在的巷道幫部，接收牽引車運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的由檢測發(fā)射模塊發(fā)送的脫軌報警信號。裝置接收到信號后通過CAN總線方式或無線方式傳送給接收報警顯示模塊。（3）接收報警顯示模塊（圖5）：模塊通過ZigBee模塊或CAN總線接收由接收傳輸模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號，通過解析后判斷脫軌情況，通過顯示模塊進(jìn)行報警顯示處理，并作出停電、閉鎖反應(yīng)。

4結(jié)論

將ZigBee無線通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)能很好地滿足系統(tǒng)對低功耗、低成本無線通訊的需求。基于ZigBee無線通信技術(shù)組網(wǎng)方便、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于煤礦井下軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控。此種監(jiān)測系統(tǒng)也可用于其他場合軌道運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)測監(jiān)控。

作者:馬泉磊 陶海龍 張立 單位:臨沂礦業(yè)集團(tuán)菏澤煤電公司彭莊煤礦