3 终端采集节点设计
终端采集节点由传感器模块、无线通讯模块和电源模块组成。基于ATMEL公司的AT86RF212 RF射频芯片及PIC18F4580 CPU构成的终端瓦斯数据采集节点实现了将井下各工作面和巷道点的瓦斯数据及其他温湿度数据信息通过各中继模块上传地面综合信息处理中心。该终端节点采用了红外气体检测技术来进行瓦斯气体检测，克服了原来催化燃烧传感器检测精度低、高浓度易中毒等缺点，更好地实现了井下瓦斯数据的监测。图2所示为该节点的整体设计框图。

对于无线射频电路来说，需要特别注意电路中的器件间相互干扰。在设计无线模块电路部分，需要采用双层PCB架构，Toplayer层主要用于信号线的布线，Bottomlayer层主要用于电源线和地线的布线，在无线的区域需要打少量过孔。另外，AT86RF212芯片为了避免干扰，芯片底部必须接地，这样在芯片底部也需要打少量过孔与地相连。芯片的电源管脚需相连去耦电容，外围器件采用0402封装的阻容器件。PCB天线采用FR4普通板材，可使天线获得最佳性能，其介电常数要求为4．5，板材厚度为1 mm，敷铜厚度为0．35 μm。

4 ZigBee软件节点设计
整个软件包含的子程序有AD测量浓度模块、无线收发模块、终端显示模块等几部分组成。系统每隔500 mS采集一次井下终端所处环境的瓦斯浓度等模拟量，30 s滤波处理后显示。其软件流程图如图3所示，图4所示是ZigBee收发模块的设计流程。

5 结语
在矿井采煤及掘进面上，由于放炮会造成传感器通信线路的损坏，影响传感器正常的使用问题，本文提出的以AT86RF212为核心，基于ZigBee无线通信技术的解决方案具有低功耗、低成本的优势。该方案设计的无线红外传感器比传统的瓦斯传感器，在监控组网的便捷性及终端设备的使用寿命上都有很大的优势。用ZigBee的无线通信方式代替原来使用的有线通信方式，大大提高了监控系统的性能。实验证明，设计的无线红外瓦斯传感器结构简单、性能更加稳定，更适应煤矿井下恶劣工作环境。