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基于ZigBee的煤矿井下无线传感器节点设计 　　摘 要： 针对煤矿井下无线监控系统传感器节点分布多、成本高的情况，设计一种由ARM 处理器STM32F4，气压温度传感器MS5611和有害气体检测传感器MQ?2组成的无线传感器网络节点，利用先进的传感器技术检测可燃气体，气压温度信息，并实时处理信息。采用ZigBee进行自组网相互传递式的信息传输方式，实现无线传感器网络与外部网络的通信，确保节点安全可靠的在井下使用。结果表明，所设计的节点不但成本低、功耗低、覆盖范围较远等，而且符合IEEE 802.15.4协议，还可以与其他符合标准的产品的互联， 通用性和可扩展性良好。 　　关键词： 无线传感器节点； 自组网； ZigBee； 煤矿井下无线监控系统 　　中图分类号： TN915?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）02?0122?03 　　Abstract： For the multiple sensor nodes distribution and high cost of the wireless monitoring system for underground coal mine， the wireless sensor network nodes composed of the ARM processor STM32F4， air pressure and temperature sensor MS5611 and harmful gas detection sensor MQ?2 were designed. The advanced sensor technology is used to detect the combustible gas， air pressure and temperature information， and process the information in real time. The ZigBee is adopted to conduct the information transmission in Ad Hoc network mutual transmission mode to realize the communication between the wireless sensor network and external network， and ensure the safe and reliable use of the nodes underground. The results show that the designed nodes have the advantages of low cost and power consumption， large coverage area， good universality and scalability， conform to the IEEE802.15.4 Protocol and can interconnect with other products meeting the standard. 　　Keywords： wireless sensor node； Ad Hoc network； ZigBee； wireless monitoring system for underground coal mine 　　煤矿安全问题是煤矿安全生产过程中的首要问题。众所周知，煤矿井下环境信息复杂、工作环境恶劣，需要监测多?N环境参数，如瓦斯、一氧化碳浓度、温度、风速等。因此，需要有效监控井下的环境状况[1]。在矿井下因为断层面的大小深度不一，在井下矿道并不是一个确定的路径，存在着很多的弯曲和障碍物。新兴的无线传感器网络是由大量低成本、低功耗的无线传感器节点分布在指定的监测区域内，进行网络自组织构成的多跳中继的分级结构网络。作为一种全新的信息获取和处理技术，无线传感器网络技术集中体现了先进传感器向微型智能化、高集成网络化、超低功耗发展的主流方向，在矿井安全监测中发挥着积极的重要作用[2]。本文探索设计一款低成本、低功耗便携式传感器节点。系统以STM32F4单片机为控制核心，以MS5611为气压温度传感器模块，MQ?2 为烟雾采集模块，将信息传给单片机处理，采用ZigBee传递式的无线发送方式，使用蜂窝式无线通信方式在作业层中继进行信息汇总，然后再向空间上、下一个距离地面的无线模块进行信息发送。 　　1 整体方案设计 　　设计预想结构如图1所示。 　　本文设计主要分为两部无线组网，分别为单个作业面传输部分和层面的纵向传输部分，在单个模块中也包括有自己独立的传感器在某个