基于ZigBee的煤矿综合监控系统节点设计

2．3 一氧化碳和硫化氢测量电路设计
一氧化碳和硫化氢浓度测量均选用了国产的电化学气体传感器，电化学元件根据电化学的原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。其测量电路如图3所示。

2．4 其他主要元件选择
负压测量选用Motorola的气压传感器MPX5100，温度测量选用集成数字温度传感器DSl8B20。
2．5 电源设计
节点供电对于固定节点采用蓄电池供电，对于佩戴型则直接从矿灯去电，由于使用蓄电池供电，因此电源设计时要考虑其转换效率。该系统中电源设计选用了CS51412，CS51411，MAX660三种元件，其中CS51411，CS51412芯片为ON半导．体推出的新型补偿稳压器系列产品，精度高，开关频率性能优异，功能完备，专用于蜂窝基站和无线通信基础设施，其输入电压范围在4．5～40 V之间。MAX660芯片为MAXIM推出的电源转换芯片，可以实现+3 V到-3 V电源的转换。12 V转5 V电路如图4所示。

3 节点软件设计
3．1 通信协议的制定
设计通讯协议应充分降低通讯双方之间的耦合性，使得节点增加与减少并不影响监测计算机软件的正常运行(即不会因为传感器个数、类型的改变而需修改上位机软件)。同时，上位机监控软件可以通过与节点的通信，按照协议规定自动解析传感器节点相关信息。结合系统特点，制定了监控系统专用的一套应用层通信协议，该协议是运行于ZigBee之上，用于规范应用层的数据交换而制定的协议。