基于無線傳感器網絡的煤礦安全監控系統研究

【摘要】新中國成立以來，我國的經濟開始復蘇和發展，尤其是我國實行了對內改革和對外開放之后，我國的經濟更是步上一個新臺階，在我國，煤礦行業的發展一直處于較不穩定和安全的發展模式，傳統的管理方式已然不適合煤礦企業的發展，本文就當前煤礦安全監控系統進行分析研究，對無線傳感器網絡在煤礦安全監控系統中的應用加以分析，從而有效地提高我國煤礦生產管理的安全水平。

【關鍵詞】無線傳感器網絡;煤礦安全監控系統;研究管理

煤礦行業隨著經濟的快速發展，出現了很多問題，比如過量開采、管理方式落后等，造成煤礦企業發展過程中的安全管理阻礙，因此，必須對其企業制定合理的管理制度和管理系統，從而有利于企業健康快速穩定安全的發展，基于以上煤礦行業出現的各類安全管理問題，我國提出了基于無線傳感器網絡的煤礦安全監控系統，將管理過程中出現的安全問題全部快速處理，從目標制定、開采、出礦等各個流程都細化分塊處理。從而對其管理的整個過程有效控制，努力實現最低成本，最高效益，最安全生產。

1.無線傳感器網絡

1.1 無線傳感器概念

無線傳感器通常是外封裝，電源采用外部供電或者是其它地方供電的形式，多個無線傳感器作為無線網絡的終端節點組建成了網絡。無線傳感器既可以實現數據感應功能，同時也能夠進行數據處理和傳輸。網絡節點在收集數據信號時，通常是由無線網將信號上傳到計算機系統中，之后，計算機軟件再對各個模塊的信號進行分組數據處理，系統監控中心再將信息反饋到各個無線傳感器節點，從而實現了整個過程的數據轉換處理和傳遞。

1.2 無線傳感器網絡特點

無線傳感器網絡就是指以傳感器終端為節點，通過計算機系統對信息進行處理，之后利用無線電通信方式構建的無線傳感器網絡系統。微型無線傳感器應用技術發展已經成熟，因此市場上也比較繁多，價格相對來說，也比較低廉。這種微型無線傳感器就是自組織結構的。通過數據的采集、傳輸和處理等過程，實現整個網絡的數據轉換處理過程。

2.煤礦安全監測系統

2.1 當前我國煤礦安全監測現狀分析

我國早在上個世紀就引進了發達國家的監控系統，但是由于我國煤礦行業發展的特殊性，再加上國外的監測系統是根據國外的煤礦行業發展來設計的，不適應我國煤礦的現實情況。因此，監測系統在我國的應用一直都沒有能夠很好的實現，后來就開始針對我國的煤礦安全行業發展問題展開了技術探究，目的就是為了研發適合我國的煤礦安全監測系統，盡管已經開發出了很多種類的煤礦安全監測系統，但是由于這些系統使用都比較簡單，其功能相對來說，也比較單一，要實現對數據采集后續管理就經常出現問題，沒有辦法做到有效地控制管理，當然就不能夠很好的實現在我國煤礦安全監測管理中的良好應用。

2.2 煤礦安全監測關鍵要點

煤礦安全監控系統和傳感器節點類似，主要是在煤礦安全監測系統中設定設備的安全運行范圍值，當其運行過程中超出該范圍值時，就會在地圖上出現警報處理的聲音和圖表顯示，那么監督人員就會從聽到的聲音和顏色圖標準確確定是哪里的設備出現故障，以便及時進行有效防治，進行安全性檢查，降低了設備故障的發生率。當然，在設備管理過程中權限劃分，權責分明，促進有效管理，當管理系統的中心程序啟動后，里面有具體的權責劃分，當每一個負責人登錄其系統后，就能對其所管轄的范圍進行全程監督，各司其職，一旦出現問題，也不會造成管理混亂，可以及時有效的解決問題。因此利用煤礦安全監控系統應用于煤礦的管理過程中，能夠起到事半功倍的效果。

3.煤礦安全監測系統開發與設計

3.1 主控系統組成

無線傳感器網絡系統應用于煤礦安全監測系統的過程中，主控系統的設置一定要考慮到各個功能模塊的特性和作用，下面我簡單對其加以敘述。

3.1.1 環境監測模塊

對于煤礦礦井中的一些有害氣體等進行監測，一旦發現問題，做好事故解決。對于礦井的氣體主要是高濃度的甲烷，對于礦井下的低濃度甲烷、一氧化碳氣體等，可能由于受到煤礦礦井中風速、溫度、氣壓等的影響，出現事故安全隱患，威脅作業人員的生命安全，因此一定要做好環境監測模塊的設計。

3.1.2 生產監控系統

生產環節參數如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量，監控主要生產環節的參數如水泵、提升機、局扇、主扇、膠帶機、采煤機、開關、磁力起動器運行狀態和重要設備的運行狀態參數的波動。

3.1.3 中心站主控軟件

中心站靜止的進行監測，在每一個節點上實現這樣工作任務的完成，在監測的同時，還接受來自中心站的同步檢測數據，并對數據的三維坐標和整周未知數進行解算，直到觀測解算的數據達到既定的要求為止。

3.2 監測系統功能

監測系統功能主要是以下幾方面：第一，監測礦井安全生產現場的各種參數狀況;第二，環境參數是否出現超出預定設置的范圍;第三，自動控制功能的實現，自動或者是手動切斷電源等;第四，監測系統的自我檢測功能;第五，數據保存功能，主要是在這個控制點上進行觀測幾分鐘，等到所有的儀器設備完成了初始化工作之后，監測系統就利用間隔的方式按照既定的采樣過程進行自動觀測，實現實時動態地確定礦井空間位置，進而實現數據的同步，從而有效提高監測系統的準確度，同時節省了大量人力和時間的投入，提高了工作效率;第六，數據統計分析之后利用結果生成顯示列表、模擬量實時曲線等，或加以保存，以備日后生成某時段的歷史曲線。

3.3 監測系統存在的問題

監測系統存在的主要問題有：第一，傳感器質量不過關;第二，通信協議不規范;第三，監測系統的自我檢查能力較弱，監測系統維護功能也比較差;第四，現場管理和維護水平有限，仍然有待進一步提高。

4.結束語

無線傳感器網絡作為一種發展較好的煤礦安全檢觀測新技術逐漸走向成熟，在煤礦安全監測管理過程中也取得了較大的進步和成效。在礦山、勘探等工業勘測領域給人們帶來更多的便利，同時節省了大量的人力和時間投入，提高了工作效率。

但是無線傳感器網絡在我國的煤礦監測系統的應用還處于初級階段，它的應用范圍正在被廣泛拓展到盡可能多的行業領域中去，因此加強無線傳感器網絡在各類煤礦安全監測過程中的有效應用，同時拓寬其在各行各業的使用，是一項長期而艱巨的任務，需要全民的共同努力去實現。

參考文獻

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作者簡介：劉建（1975—），男，河北灤縣人，工學碩士，講師，主要從事電子信息技術研究。