一、煤礦井下監測監控系統現狀
目前煤礦井下監測監控系統層出不窮、各式各樣，基本形成一條信息化監控網絡。但是傳統的煤礦監測監控系統存在以下問題:
1、有線通信方式布線復雜，勞動強度高;
2、網絡結構相對固定，不適合掘進工作面延伸的動態變化要求;
3、監測點相對固定，容易出現監測盲區;
4、工作現場的通信線路容易破壞，破壞后的恢復周期一般較長;
5、通信線路維護成本高，造成部分煤礦出現維護、邊生產的違規現象甚至有些煤礦干脆不維護。
傳統的監測監控系統較難達到動態的、全方位的監測。為了克服這些缺陷，采用無線傳感器網絡技術是將來發展的方向。
二、無線傳感器網絡特點
與傳統網絡相比，無線傳感器網絡具有如下特征:
1、無線傳感器網絡中的傳感器節點是密集分布的，數量很大，在一個目標區域內往往要部署成千上萬個傳感器節點。
2、無線傳感器網絡的拓撲結構經常發生變化，由于在一個目標區域內部署的傳感器節點非常密集，所以必須對網絡拓撲結構仔細管理。
3、傳感器節點主要使用廣播通信體制，其中{**}引人注目的是先進的通信技術是超寬帶通信技術，而大部分專用網絡都是點對點通信。
4、傳感器節點的電源功率、計算能力和存儲容量都有一定的限制，為了降低功耗，一般采用喚醒的工作方式，即事件觸發的方式。
5、無線傳感器網絡一般都是在一個開放式空間中自主、自組織、無人值守地工作。
6、在煤礦下，傳感器節點一般都是隨機地部署在不同的需要監測區域執行其特定的功能。各傳感器節點事先不知道自身所處的位置，通過部署后的實時自定位，就能以自組織的方式相互協調地組網工作。
目前無線技術已經開始在煤礦井下使用，結合煤礦井下特殊情況以及無線技術的特點，ZigBee和WFi技術是將來的發展方向，以下主要介紹ZigBee技術。
三、ZigBee技術的特點
ZigBee技術是一種近距離、低復雜度.低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。這種無線通信技術具有多種特點。
功耗低:工作模式情況下,ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短,其次在非
工作模式時,ZigBee節點處于休眠模式。設備搜索時延一般為30ms.休眠激活時延為15ms.活動設備信道接入時延為15ms。由于工作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式,使得ZigBee節點非常省電,ZigBee節點的電池工作時間可以長達 6個月到2年左右。
同時，由于電池時間取決于很多因素﹐例如電池種類、容量和應用場合,ZigBec技術在協議上對電池使用也作了優化。對于典型應用.堿性電池可以使用數年.對于某些工作時間和總時間(工作時間＋休眠時間)之比小于1%的情況,電池的壽命甚至可以超過10年。
數據傳輸可靠:ZigBee的媒體接入控制層(MAC層)采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全
預留了專用時隙,避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。
網絡容量大:ZigBee 低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它非常適宜支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件:全功能器件(FFD)和簡化功能器件(RFD)。對全功能器件,要求它支持所有的49個基本參數。而對簡化功能器件,在{**}小配置時只要求它支持38個基本參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話,可以按三種方式工作,分別為個域網協調器﹑協請器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于非常簡單的應用。一個ZigBee 的網絡{**}多包括有255個 ZigBee 網路節點．其中一個是主控(Master)設備，其余則是從屬(Slave)設備。若是通過網絡協調器(Network Coordinator)，整個網絡{**}多可以支持超過64000個ZigBee 網路節點，再加上各個NetworkCoordinator可互相連接．整個ZigBee 網絡節點的數目將十分可觀。
兼容性:ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。通過網絡協調器(Coordinator)自動建立網絡,采用載波偵聽/沖突檢測(CSMA-CA)方式進行信道接入。為了可靠傳遞,還提供全握手協議。
安全性:Zigbec提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。{第**}級實際是無安全方式,對于某種應用,如果安全并不重要或者上層已經提供足夠的安全保護,器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對于第二級安全級別,器件可以使用接入控制清單(ACL)來防止非法器件獲取數據,在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中采用屬于{高**}加密標準(AES)的對稱密碼。AES 可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件.各個應用可以靈活確定其安全屬性。
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