国家863高技术计划都设立专项资助该领域的理论、方法和关键技术研究。总体而言，我国在无线传感器网络方面的研究工作还很少。由于无线传感器网络是一门新兴技术，国内与国际水平的差距并不很大，及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技的研究，对整个国家、社会及经济将有重大的战略意义。
目前煤矿监控系统多为有线形式, 实现对全矿井环境参数的无线监测还具有一定的局限性, 不可避免地留下大量的安全隐患。当煤矿地面监管中心的测控主机距离矿井很远, 井上部分总线铺设的距离会很大, 硬件投入成本、运行成本和维护成本都会很高。如果井下传感器的分布比较分散, 适合多条总线从不同出口上传到地面, 再由这些位置连接到煤矿相关部门服务器上时, 布线量就会成倍增加, 各类成本也会成倍增加。有一些采取无线方式的，使用人员手持式瓦斯监控器，这种方式可以让地下作业的人员实时地测量瓦斯浓度，井上却无法获取该数据， 无法达到完全控制安全隐患的程度。
综合研制固定安装传感器和人员携带移动传感器以及将无线传感器定位技术与瓦斯监控技术相结合在国内外并不见报道，在山西省目前还没有此项技术，我公司根据目前市场的需要，结合公司现有的技术已经着手此技术的研究。 2、项目提出背景、意义及必要性 （1）项目技术攻关的必要性
开发一套用于煤矿安全监控的，具有人员定位功能的，以固定安装与人员携带移动方式相结合的无线传感器，是由其社会及经济需求所决定的。安全生产是社会进步和人类发展的重要保证。尽管20世纪
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科学技术的发展已经为未来的进步构筑了坚实的平台,新的采矿方法和技术将不断被采用、采矿业将向智能化和无人化的方向发展。但是,目前传统的采矿方法依然占据着主导地位,是其他采矿方法在短时间内仍无法完全替代的,传统的采矿方法所面临的安全问题仍将困扰着人类。由于缺乏对入井人员的有效检测、定位手段,难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况,一旦发生事故,对井下人员的抢救缺乏可靠信息,抢险救灾、安全救护的成功率低,造成重大的人员伤亡，因此，设计这种以煤矿安全检测为中心的，有人员定位功能的以两种方式来布置安装的无线传感器就成为迫切需求。 （2）项目的市场需求分析
在我国煤矿安全事故中, 由于矿井内温度过高, 压力过大, 通风不良等原因可能造成可燃气体爆炸或有毒有害气体中毒等事故, 这些事故成为实现安全生产的最大障碍。因此,及时准确地检测矿井内的温度、压力、可燃气体和有毒有害气体含量, 在煤矿安全生产中具有重要意义。目前煤矿监控系统多为有线形式, 实现对全矿井环境参数的无线监测还具有一定的局限性, 不可避免地留下大量的安全隐患。当煤矿地面监管中心的测控主机距离矿井很远, 井上部分总线铺设的距离会很大, 硬件投入成本、运行成本和维护成本都会很高。如果井下传感器的分布比较分散, 适合多条总线从不同出口上传到地面, 再由这些位置连接到煤矿相关部门服务器上时, 布线量就会成倍增加, 各类成本也会成倍增加。
有一些采取无线方式的，使用人员手持式瓦斯监控器，这种方式
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可以让地下作业的人员实时地测量瓦斯浓度，井上却无法获取该数据， 无法达到完全控制安全隐患的程度。
随着国家对煤矿生产管理工作的日益重视，企业和国家对煤矿产量监管投入的加大，国家“十一五”期间对煤炭工业的机构调整，以及煤炭生产企业自身现代化管理的需求，为煤矿安全监控产品的研制提供了一个很好的发展机遇。煤矿安全监控平台的搭建将为煤矿企业、各级政府监管部门提供统一、完整的监管平台，为及时发现煤矿生产安全隐患、提高生产效率、减少安全事故发挥重要的作用。同时国家生产安全监督管理局已经建立了煤矿产量数据采集、连网、系统等标准，为煤矿安全监控产品的研制打下了较好的技术基础。综上所述，研制以人为本、采集各种安全生产实时数据、以危险因素分析、事故预防、抢险救灾为主要目标的数字化、智能化煤矿安全监控产品是形势所需，市场所求。 3．项目的成熟性和可靠性论述
目前项目已经过初期调研和可行性分析，一致认定该项目切实可行，且具有非常好的市场推广前景，因此在前一阶段调研的基础上，下一步将进行传感器硬件设计，网络协议设计开发以及片上应用程序开发等关键技术的攻关。
拥有丰富的人才资源，参与该项目的研发人员全部为大学本科以上学历，具有很强的研发能力，为本项目的开发提供了高可靠性。
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四、项目主要研究方案和工艺路线 1、主要研究方案
无线传感器节点的硬件设计思路为，采集煤矿瓦斯，温湿度等安全信息的传感器元件；处理器单元使用AVR单片机，配合使用TinyOS操作系统；无线收发单元采用SoC芯片CC2430。
该项目包括无线传感器节点的硬件设计，无线传感器节点的网络协议栈的设计、以及传感器系统软件控制软件的设计。
其中，无线传感器节点是由瓦斯监测传感器、控制器单元，无线收发单元，存储器单元以及供电单元组成。
无线传感器节点的网络协议栈则是根据在IEEE发布的IEEE 802.15.4的基础上经ZigBee项目小组完善而成的协议族完成数据的传输。
控制器处理程序用C程序完成后留在控制器存储器中，一个功能是对传感传送的电子信号进行处理，得到煤炭瓦斯监测数据并贮存在寄存器中，另一个功能是设置传感器的参数，如传感器编号，用于识别矿井。
2、主要工艺路线
（1）
硬件设计
无线节点部件的设计，按功能强弱分类有4 种, 分别为协调器节点、路由器节点、FFD 端设备和RFD 端设备。节点功能越强, 相应
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的功耗也就越大。网络中采用不同功能的节点, 合理分配, 一方面，有利于兼顾网络对低功耗和高性能的要求；另外，也为节点设计固定安装与人员携带移动方式相结合提供便利。
协调器节点主要负责网络的建立、维护和监测数据的汇聚, 并作为接入点与有线骨干网相连, 在无线传感器网络中只有1个, 功耗最大; 路由器负责网络扩展和数据路由, 功耗次之; 2种端设备负责数据的采集和发送, 功耗最小。相比于RFD端设备, FFD端设备还具有简单的路由功能, 增加了数据传输的灵活性, 功耗相对较大。
该网络中除RFD端设备外, 节点间若能彼此收到对方的无线信号, 就可以进行直接通信, 不需其他节点的转发，这种终端设备最适合于人员携带移动方式进行。数据在多个方向上以多跳的方式灵活传输，当节点位置变化或个别节点失效时，对信息传递影响很小, 提高了信息传输的可靠性。新设备通过与网络中的协调器或路由器连接的方式加入网络, 此时该设备成为相应协调器或路由器的子节点, 而相应协调器或路由器成为其父节点, 父节点和相应的子节点间可直接通信。因此, 端设备只能成为子节点, 协调器只能成为父节点(网络中只有1个协调器) , 而路由器则可能是父节点或子节点, 也可能二者兼是, 由具体的路由机制确定。
因此，在矿井中提前布置FFD端设备，使用协调器、路由器搭建网络，形成固定安装部分。就已经可以实现采集、存储、转发煤矿安全相关数据。而当矿井继续深入，还有在坑道弯较多且地形复杂的情况下，使用人员携带方式，可以方便，灵活，全面地采集数据。
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