3.2 Sink 节点软件设计

　　

Sink 节点一方面负责组建无线网络，另一方面将 2 个使用不同协议的网络连接在一起，

实现

2 种协议之间的通信协议转换，同时发布管理节点的通信任务，并把接收的压力数据

转发到外部网络上。

Sink 节点软件流程如图 8 所示。

　　

4 系统装置测试及结果分析

　　鉴于实际应用中工作面距离井上调度室约

4 km 的情况，将 Sink 节点的 CAN 总线波特

率设置为

10 kb/s（理论传输距离 6.7 km），实际应用显示 10 kb/s 的传输速率完全能满足传

输距离的要求。因此为了保证无线网络的稳定性，采用每

20 m 设置一个簇节点，保证网络

覆盖范围内压力数据的实时监测

[6]。

　　

4.1 测试结果

　　表

1 是在实际测试中，上位机软件记录的某一时刻 20 个液压支架设备的压力值。

　　

4.2 结果分析

　　由表

1 可以观察到压力变化范围在 20 Mpa 左右的正常变化范围。从实时显示 20 个支架

压力数据来看，相邻支架的压力变化不明显，所以可以根据测试结果对采集点进行分组，
每

1~2 个支架安装一个传感器节点，既可以降低系统费用，又可以解决因采集点过于密集、

数据量大带来的数据上传速度的瓶颈问题。同时通过上位机提供的历史数据曲线，可以方便
掌握工作面周期来压规律、升降架次数、压力变化趋势等信息。

　　本文设计的基于无线传感器网络（

WSN）的工作面液压支架在线监测系统，充分利用

WSN 的自组织网络、多跳路由通信和能量管理方案等特点，保证了网络的可靠性、独立性和
网络的生存周期。作为功能的扩展，可以考虑在每个传感器节点上加入瓦斯传感器、温度传
感器、烟雾和灰尘浓度等传感器，这样可以全面获得工作面的各个环境参数，更加有效地保
障采矿人员的安全生产。