現有礦燈，大部分不具備無線通信功能，而具備無線通信功能的礦燈大部分不具備ZigBee模塊自動組網功能。傳統無線通信礦燈是先將數據傳輸到指揮臺，指揮臺經過判斷，最后再提醒井下其他礦工，井下存在安全隱患。雖然亦能起到報警功能，但是礦上指揮中心不能準確了解井下具體的信息，且井下其他礦工也不能立即知道井下的安全狀況，導致無法及時采取有效措施。存在靈活性差，成本高，可靠性差等問題。
本系統旨在解決現有礦燈存在的問題，提供一種基于礦燈的ZigBee 數傳模塊自動組網無線預警系統，能夠對礦井下瓦斯濃度和溫濕度信息進行ZigBee 數據采集，當瓦斯濃度和溫濕度超限時，ZigBee模塊通過自動組網，將數據傳輸到路由器節點，由路由器節點再將數據傳輸給其他礦工和礦上指揮臺，礦上指揮臺可通過液晶顯示器了解到礦井下精確的數據信息，并用LED指示燈和蜂鳴器對相應狀況進行報警。若發生塌方等礦難，遇險難礦工可通過路由器節點處的充電口補充電能，提供必要的照明，等待救援人員的到來。
1 系統組成部分
本系統主要由電源部分，照明部分，ZigBee數據采集部分，數據處理部分，ZigBee 無線模塊通信部分，顯示報警部分。
電源部分，由鋰離子電池供電，穩壓電路提供穩定的電壓，充電電路提供優良的充電功能。
照明部分，由LED 燈頭提供高效節能的照明功能。
ZigBee 數據采集部分，由瓦斯傳感器和溫濕度傳感器對礦工周邊環境進行數據檢測。
數據處理部分，由集成有模數轉換的微處理器先對檢測的數據進行模數轉換，再對數據進行處理，并對處理的結果做出動作。無線通信部分，由ZigBee 數傳模塊進行數據的傳輸，并進行自動組網。
顯示報警部分，由液晶顯示器對傳感器檢測的數據進行顯示，方便礦上指揮臺對井下的情況有詳細的了解，并由LED 燈和蜂鳴器對井下突發狀況進行報警[。
2 系統工作方式
系統工作流程圖見圖1。
圖1 系統流程圖
礦燈整體構造圖見圖圓，礦燈采用聚合物鋰離子電池供電，采用高亮LED 發光管作為光源，將鋰離子電池、充電電路、穩壓電路集成在一體化的電池盒中，電池盒可通過充電口給鋰離子電池充電。總開關是礦燈設備的總開關，控制礦燈整個電路的開和關。燈開關是礦燈光源部分的開關，控制燈的亮和滅。燈頭不僅可通過電池盒供電，而且可通過路由器節點供電，見圖2，電源插頭可插在電池盒上的充電口，也可插在路由器節點的礦燈充電口，見圖3。
圖2 圓礦燈整體結構 圖3 路由器節點
礦燈不僅是照明設備，而且是ZigBee數據采集傳感器信息的設備，由瓦斯傳感器和溫濕度傳感器采集瓦斯濃度和溫濕度信息，通過ZigBee無線模塊自動組網，將信息傳遞到路由器節點，再由路由器節點將信息傳遞到其他礦燈和礦上上位機控制臺，ZigBee 數據采集采集的信息超過設限范圍，礦燈和井上上位機控制臺都將通過蜂鳴器和LED 指示燈進行報警，礦上上位機控制臺的LCD 顯示器將顯示所有傳感器采集到的信息的最大值，見圖4，并且每隔5 分鐘清除所有數據，重新顯示采集到的最大值，便于礦上指揮人員采取適當的救援措施。
圖4 上位機控制臺 圖5 充電口示意圖
3 附圖說明
圖1 為礦燈頭；圖2 為電池盒；圖3 為路由器節點；圖4 為上位機監控端。
圖中標號：1.LED 燈頭；2.散熱片；3.塑料背板；4.瓦斯傳感器；5.固定槽；6.溫濕度傳感器；7.電源連接線；8.無線模塊及控制電路；9.線路板；10.固定螺絲槽；11.塑料背板；12.電源插槽；13.聚合物鋰離子電池；14.控制電路；15.充電口；16.密封型總開關；17.高亮LED 燈；18.電源插槽；19.無線接收天線；20.無線模塊及控制電路；21.固定槽；22.鋰離子電池；23.電源密封型開關；24.密封型開關；25.電源線插孔；26.LED 指示燈；27.無線接收天線；28.無線模塊及控制電路；29.液晶顯示器。
4 結束語
目前我國礦難時有發生，采礦安全越來越得到人們的重視。本系統基于礦燈開發一種利用ZigBee數傳模塊自動組網的無線預警系統，有效的降低礦井下的安全隱患，隨著ZigBee無線模塊通信技術的不斷成熟，該系統在煤礦井下的應用將具有很大的發展前景。