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[摘 要] 随着现代高科技的迅速发展，科技在解决煤矿中存在的一些问题方面得到广泛应用。以往的采煤机遥控器设备具有遥控的功能，但已经满足不了煤矿对遥测的需求，需要对采煤机遥控器进行深入的研究和改善。本文从实际出发，阐述了Zigbee技术的基本概念，并对基于Zigbee技术的采煤机遥控器所具有的遥测功能进行分析，并阐述了利用Zigbee技术的设计思路和方法，简单介绍了Zigbee所具有的的性能和参数，总结和分析了主控器与遥控器的硬件基本框图，并对硬件的结构和软件结构进行了分析，不断促进煤矿管理信息化发展。
[关键词]Zigbee技术；采煤机遥控器；设计思路；遥控遥测；
中图分类号：TD76 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）18-0383-02
1.前言
在我国一次能源的生产及消费的基本结构中，煤炭资源所占比例越来越高。但由于煤炭开采技术比较落后，自动化程度较低，目前只有地下操作是自动化的，并没有相应技术可以实现地下向地上传输工作面的数据，以及地上对地下的控制。目前，煤矿采煤机的基本控制方式是人工操作，人工操作一般有两种方式：一种是通过采煤机上的控制按钮，或者是利用操作站来控制采煤机的正常运行。另一种是利用采煤机遥控器的遥控装置对采煤机进行操作，遥控装置在较薄的煤层中或大倾角的采煤中可以凸显其优势。传统的采煤机遥控装置具有一些不足之处，主要包括三个方面：一是采煤机控制方式过于简单；二是采煤机遥控器并不能将采煤机的工作情况显示出来，地面不能对其进行控制；三是采煤机遥控器的可靠性不高。因此，采用Zigbee技术对采煤机遥控器的功能进行改善，从而实现地面对地下的操作和控制。
2.无线传感器网络及其Zigbee技术
Zigbee技术指的是一种具有近距离、复杂程度低、低功率、低速率及低成本的通讯技术。广泛应用于距离较短、消耗功率低及低速率的电子设备，有助于设备之间进行数据传输，还包括具有周期性、间歇性、低反应时间等特征的数据传输。弥补了短距离无线通讯技术的发展缺憾，为无线传感器网络提供了合适的协议。
3.系统硬件和软件组成
3.1 系统硬件组成
系统的硬件组成主要包括两个部分，采煤机主控器和遥控器，一般主控器将会安装在采煤机电控腔内，与其相关的发射和接收电路则会安装在采煤机的操作站，采煤机主控器的基本原理如下图所示。
而采煤机遥控器的硬件组成可见图2。
系统在进行正常运行时，通过采煤机的主控器可以不断获取采煤机的工作情况参数，每20ms就会向遥控器传送一些数据，遥控器在接收到相关数据之后，首先会将接收到的数据显示，并将其传送到显示缓冲区，由遥控器显示采煤机的所处工作情况，同时通过遥控器上的按钮将其传送到主控器，如果没有按键命令，遥控器则会向主控器发送存在命令。主控机在接收到遥控器的命令后立即对采煤机进行相关操作，之后将会把动作结果输送给遥控器进行显示，方便操作人员进行观察。
3.2 系统软件组成
系统软件组成主要包括两个方面：主控器和遥控器。以下所示流程图是遥控器的软件流程。采煤机遥控器软件有主程序、显示驱动、按键处理及通讯服务等多
4.系统硬件和软件设计
4.1 采煤机遥控器
作为煤矿综采工作面的重要装置，采煤机的正常运行直接影响到煤矿的生产效率。因此，加强对采煤机工作状态的检测和控制，及时发现问题并及时进行解决，有助于提高采煤机的可靠性、安全性。由于采煤机所处的工作环境十分复杂、恶劣，采煤机本身也具有较为复杂的结构和零件，致使操作工人对采煤机的工作情况参数进行及时掌握，加上相关的工程师一般都在地面上工作，不能得到实时的工作数据，只能通过定期的巡查对工作面进行全面的了解，由于遥控结果的有效性、及时性都比较差，不能及时对故障采煤机进行检修，使采煤机带病工作，导致煤矿生产效率大大下降。因此，就需要对采煤机遥控器进行改进，使其不但具有遥控功能，还具有遥测功能，可以将采煤机工作状态参数及时传输到采煤机的操作站，实现地面对采煤机的控制和操作，大大提高采煤机的工作效率，提高煤矿的生产效率。
4.2 系统硬件设计
在矿井下，一般采用ATmega16单片机作为采煤机的核心处理器，并配置CC2420射频芯片全面实现无线通信系统之间的数据传输。ATm ega16是一种具有高性能、低功率的处理器，具有非易失性的操作程序和数据存储功能，然后通过射频芯片CC2420将采集到的电压信号转换成数字信号，再通过Zigbee的通信模块将其传送到采煤机和Zigbee网。Zigbee所包含的通信模块是以IEEE802.15.4/Zigbee技术为基础的一种嵌入式无线模块，其中包括8位8051微处理器和一个射频发射器，内部包含Zigbee通信协议，有助于保证数据的完整性和加密功能。Zigbee无线传感器的基本结构见下图。
4.3 系统软件设计
矿井下所利用的采集电路是结合ATmega16和Zigbee通信模块进行数據处理的，地面的监控器一般通过煤矿所用的网络交换和Zigbee网络进行有线数据传输，然后将接收的数据再传送到采煤机遥控器进行显示。采煤机遥控器改进后主要实现的功能有：1.可以及时显示接收到采煤机的工作状态数据和实时曲线；2.可以对接收到的数据进行分析和处理，一旦数据超出标准时，遥控器就会发出警报；3.可以记录历史数据的查询次数和访问次数；4.可以实现地面对地下采煤机的有效控制。
4.4 Zigbee技术的重要性
相关结果表明，利用Zigbee技术可以实现Zigbee无线通信网络的应用，能够及时的将井下传感器的实时数据采集，并准确无误的传送到采煤机上，进而实现对采煤机的实时速度进行有效控制，有助于检测矿井下的运行状况。然后利用Zigbee通信模块将采集的数据传送到采煤机遥控器上，并进行显示，便于操作人员进行观察。
5.总结
本系统结构比较简单，具有高性能、低功率、低成本的特点，Zigbee系统技术基本可以取代线路繁杂的有线控制系统。基于Zigbee技术的采煤机遥控器不仅使用方便、维护简单、易于管理，该系统还具有较强的扩展性，对井下采煤机的实时状况进行监控，在实现煤矿信息化管理方面具有重要作用，也有助于地面工程师对井下采煤机进行遥控遥测，对出现的问题进行及时处理，大大提高煤矿的生产效率。
参考文献
[1] 刘宝廷，李亚杰.基于Zigbee技术的采煤机的监控系统.《科技资讯》.2012年11期.
[2] 蒋恒深，张晓光，李辉.基于Zigbee的综采工作面设备及环境远程监测系统设计.《仪表技术与传感器》.2010年9期.
[关键词]Zigbee技术；采煤机遥控器；设计思路；遥控遥测；
中图分类号：TD76 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）18-0383-02
1.前言
在我国一次能源的生产及消费的基本结构中，煤炭资源所占比例越来越高。但由于煤炭开采技术比较落后，自动化程度较低，目前只有地下操作是自动化的，并没有相应技术可以实现地下向地上传输工作面的数据，以及地上对地下的控制。目前，煤矿采煤机的基本控制方式是人工操作，人工操作一般有两种方式：一种是通过采煤机上的控制按钮，或者是利用操作站来控制采煤机的正常运行。另一种是利用采煤机遥控器的遥控装置对采煤机进行操作，遥控装置在较薄的煤层中或大倾角的采煤中可以凸显其优势。传统的采煤机遥控装置具有一些不足之处，主要包括三个方面：一是采煤机控制方式过于简单；二是采煤机遥控器并不能将采煤机的工作情况显示出来，地面不能对其进行控制；三是采煤机遥控器的可靠性不高。因此，采用Zigbee技术对采煤机遥控器的功能进行改善，从而实现地面对地下的操作和控制。
2.无线传感器网络及其Zigbee技术
Zigbee技术指的是一种具有近距离、复杂程度低、低功率、低速率及低成本的通讯技术。广泛应用于距离较短、消耗功率低及低速率的电子设备，有助于设备之间进行数据传输，还包括具有周期性、间歇性、低反应时间等特征的数据传输。弥补了短距离无线通讯技术的发展缺憾，为无线传感器网络提供了合适的协议。
3.系统硬件和软件组成
3.1 系统硬件组成
系统的硬件组成主要包括两个部分，采煤机主控器和遥控器，一般主控器将会安装在采煤机电控腔内，与其相关的发射和接收电路则会安装在采煤机的操作站，采煤机主控器的基本原理如下图所示。
而采煤机遥控器的硬件组成可见图2。
系统在进行正常运行时，通过采煤机的主控器可以不断获取采煤机的工作情况参数，每20ms就会向遥控器传送一些数据，遥控器在接收到相关数据之后，首先会将接收到的数据显示，并将其传送到显示缓冲区，由遥控器显示采煤机的所处工作情况，同时通过遥控器上的按钮将其传送到主控器，如果没有按键命令，遥控器则会向主控器发送存在命令。主控机在接收到遥控器的命令后立即对采煤机进行相关操作，之后将会把动作结果输送给遥控器进行显示，方便操作人员进行观察。
3.2 系统软件组成
系统软件组成主要包括两个方面：主控器和遥控器。以下所示流程图是遥控器的软件流程。采煤机遥控器软件有主程序、显示驱动、按键处理及通讯服务等多
4.系统硬件和软件设计
4.1 采煤机遥控器
作为煤矿综采工作面的重要装置，采煤机的正常运行直接影响到煤矿的生产效率。因此，加强对采煤机工作状态的检测和控制，及时发现问题并及时进行解决，有助于提高采煤机的可靠性、安全性。由于采煤机所处的工作环境十分复杂、恶劣，采煤机本身也具有较为复杂的结构和零件，致使操作工人对采煤机的工作情况参数进行及时掌握，加上相关的工程师一般都在地面上工作，不能得到实时的工作数据，只能通过定期的巡查对工作面进行全面的了解，由于遥控结果的有效性、及时性都比较差，不能及时对故障采煤机进行检修，使采煤机带病工作，导致煤矿生产效率大大下降。因此，就需要对采煤机遥控器进行改进，使其不但具有遥控功能，还具有遥测功能，可以将采煤机工作状态参数及时传输到采煤机的操作站，实现地面对采煤机的控制和操作，大大提高采煤机的工作效率，提高煤矿的生产效率。
4.2 系统硬件设计
在矿井下，一般采用ATmega16单片机作为采煤机的核心处理器，并配置CC2420射频芯片全面实现无线通信系统之间的数据传输。ATm ega16是一种具有高性能、低功率的处理器，具有非易失性的操作程序和数据存储功能，然后通过射频芯片CC2420将采集到的电压信号转换成数字信号，再通过Zigbee的通信模块将其传送到采煤机和Zigbee网。Zigbee所包含的通信模块是以IEEE802.15.4/Zigbee技术为基础的一种嵌入式无线模块，其中包括8位8051微处理器和一个射频发射器，内部包含Zigbee通信协议，有助于保证数据的完整性和加密功能。Zigbee无线传感器的基本结构见下图。
4.3 系统软件设计
矿井下所利用的采集电路是结合ATmega16和Zigbee通信模块进行数據处理的，地面的监控器一般通过煤矿所用的网络交换和Zigbee网络进行有线数据传输，然后将接收的数据再传送到采煤机遥控器进行显示。采煤机遥控器改进后主要实现的功能有：1.可以及时显示接收到采煤机的工作状态数据和实时曲线；2.可以对接收到的数据进行分析和处理，一旦数据超出标准时，遥控器就会发出警报；3.可以记录历史数据的查询次数和访问次数；4.可以实现地面对地下采煤机的有效控制。
4.4 Zigbee技术的重要性
相关结果表明，利用Zigbee技术可以实现Zigbee无线通信网络的应用，能够及时的将井下传感器的实时数据采集，并准确无误的传送到采煤机上，进而实现对采煤机的实时速度进行有效控制，有助于检测矿井下的运行状况。然后利用Zigbee通信模块将采集的数据传送到采煤机遥控器上，并进行显示，便于操作人员进行观察。
5.总结
本系统结构比较简单，具有高性能、低功率、低成本的特点，Zigbee系统技术基本可以取代线路繁杂的有线控制系统。基于Zigbee技术的采煤机遥控器不仅使用方便、维护简单、易于管理，该系统还具有较强的扩展性，对井下采煤机的实时状况进行监控，在实现煤矿信息化管理方面具有重要作用，也有助于地面工程师对井下采煤机进行遥控遥测，对出现的问题进行及时处理，大大提高煤矿的生产效率。
参考文献
[1] 刘宝廷，李亚杰.基于Zigbee技术的采煤机的监控系统.《科技资讯》.2012年11期.
[2] 蒋恒深，张晓光，李辉.基于Zigbee的综采工作面设备及环境远程监测系统设计.《仪表技术与传感器》.2010年9期.