無線傳輸技術在煤礦安全監控系統中的植入

王路+田慕琴

摘 要：當前我國發生礦井事故的概率在明顯的增大，而為了對煤礦安全事故進行有效的控制，使事故發生率有效的減少，使煤礦安全監控系統軟硬件的更新有效的加快，我們在文章中以當前計算機技術以及無線傳感器的發展現狀為基礎，大膽的預測了安全金控系統在未來的發展方向和趨勢。

關鍵詞：煤礦安全；無線傳感器；監測監控系統；發展趨勢

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0011-01

1 系統原理和框架設計

當前各種各樣的安全監控裝置被應用在煤礦的生產當中，進一步提高了煤礦生產的安全性，但這些監控裝置仍然存在很多的問題和缺點，比如通信功能比較差、可靠性較差、成本較高、對礦井災情診斷的可視性不好等等。而在煤礦生產中采用無線傳輸技術進行傳輸就可以很好的解決這些問題，因為無限傳輸技術具有很好的隱蔽性和保密性，并且覆蓋范圍大、發射功率強，不會對同頻的系統產生干擾，可靠性非常高。通信技術在近些年來得到了飛速的發展，得到了廣泛的應用，因此在信息采集和遠程控制系統中無線傳輸技術也得到了更多的應用。在礦井的防災和減災以及提高生產率等方面，基于單片機作為控制器的智能監控系統起到了非常重要的作用。各種傳感器、報警器、無線模塊就組成了系統的傳感器節點，并且在坑道、礦車、作業層面進行路有點的設置，在礦井內由這些節點組成一個網絡，通過路有多跳的方式就可以將傳感器節點采集的數據發送給中心節點，最終由中心節點打包傳輸給監控計算機系統。

2 無線傳輸技術的植入

2.1 系統電路圖

對于系統中紅外甲烷傳感器U1所采集的數據要進行信號與處理，然后送入單片機MCU，對數字信號和模擬信號通過高性能的A/D進行轉換，然后將數據傳輸至A4進行處理，并且與肺門限制進行比較和分析，傳輸信號在數據超過安全限制的情況下就發生聲光報警信號傳送給報警模塊，另一方面，將數據利用GPRS發送到總控制中心，為了避免發生瓦斯爆炸事故，在接收數據的同時總控制中心就會控制自動瓦斯引排系統進行高速瓦斯排放。

2.2 系統原理圖

利用先進的紅外氣體檢測技術、GPRS無線通訊技術、瓦斯自動排放技術，對基于無線煤礦按群監控系統所提供的煤礦安全裝置進行集成和整合，以此為基礎實現礦井安全狀態的監控、報警以及緊急處理功能。電源供應模塊應該和單片機模塊擴展出的EEPROM存儲器、RAM存儲器、網絡接口模塊、報警裝置、GPRS模塊、紅外甲烷傳感器模塊相連接，GPRS天線和GPRS模塊連接。

2.3 系統控制方案

對于煤礦安全監管人員無法及時準確的接收瓦斯超限報警、無法隨時隨地的從現有系統中得到安全生產實時數據等問題，煤礦安全監控系統結合當前已經成熟應用的GPRS無線網絡在煤礦現有的生產調度、瓦斯監控等領域進行的開發，運用國內外的嵌入式軟件技術和無線通訊技術進行了很好的解決；通過煤礦現有的Intranet網絡和GPRS網絡進行無線VPN接入的拓展，對于無線數據采集報警裝置發出的指令，應該在煤礦內部網絡中安裝無線應用服務器來進行接收，對于煤礦內現有系統中的一些相關數據進行有效的收集和整理，并且對其進行標準格式化，然后傳輸到無線數據采集報警裝置，在無線應用服務器系統中接入無線數據采集報警裝置，就可以利用系統所提供的的菜單定制功能隨時隨地的進行數據訪問，并且還可以提供報警功能。

3 未來發展方向

3.1 WiFi的應用前景

WiFi是一種無線網絡，它的全稱是Wireless-Fidelity，符合IEEE802.11規范并且得到了商業的認證，它的特點就是傳輸速度非?？?，最新標準最高達到了600Mbps的傳輸速率，而在PFDM、MIMO等一些新技術得到應用之后，不僅數據傳輸的速度更快，還很好的提高了安全性能和信號的質量。WIFI的建設也不需要繁重復雜的布線工作，非常的方便快捷，只需要布設1或N個無線AP在需要的地點就可以很快的組建起一個無線網絡；WIFI可以在煤礦監控系統井上信息傳輸通道的建設中廣泛的應用，因為它的傳播覆蓋面是非常廣的，定向天線的傳輸范圍可以達到幾到十幾公里不等。但是WIFI傳輸也存在一個問題，那就是不易穿透巖層，因此，在安全監控系統的井下部分，WIFI無線網絡時不宜采用的，對于井上礦區的無線局域網的覆蓋，采用WIFI就可以很好的加快和完善，使得井下工作和環境信息的共享得到充分的加快，礦區工作人員對于井下的生產和安全狀況可以進行實時的監控，使井下的安全生產得到進一步的保證。

3.2 4G的應用前景

第四代移動通信技術的簡稱就是4G技術，它的下載速度達到了100，MBPS，可以對視頻文件和其他多媒體文件進行快速并且高質量的傳輸。

多重輸出技術和正交頻分復用技術的應用大大提高了4G網絡的數據傳輸速度，同時，智慧型天線的應用也使得4G網絡可以對信號的空間方向性進行充分的利用，使快速傳輸時的信號更加穩定，很好的消除信號干擾，信息的傳輸在障礙物較多的環境中也能夠快速穩定的進行。

參考文獻

[1]蔡可追.淺談計算機技術在煤礦安全生產中的應用研究[J].煤炭技術，2014，33（1）：120-122.

[2]徐剛.基于GPRS和ZigBee的礦井遠程監控系統設計[J].煤炭技術，2014，33（11）：342-344.