基于無線傳感器網絡的礦井安全監控系統研究

黃曉寸

伴隨著現代高科技技術的發展，礦井安全監控系統為保障煤礦實現高產量、高效率、高安全的，實現三高提供了良好的途徑，其安全可靠性越來越受到人們的關注。提高礦井安全監控系統的可靠性，不僅可以為地面監控人員遠程控制井下作業提供保障，更為降低煤礦事故的發生率，從而減少人力物力財力方面的損失提供了可能性。 由于那么諸多問題都會因利用高科技技術從而而得到解決。因此，將以利用最新出現的計算機技術和通信技術對煤礦生產方面實行安全監測監控體系，從而建立一套完善的利用無線網絡傳感器網絡系統達到實現煤礦安全監測監控系統，這將是為解決當前煤礦生產安全問題的提供了有效途徑。

1 無線網絡傳感器的概念和特征

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN），這是一種被稱為分布式傳感網絡，它不同于一般的網絡系統，它的末梢是可以檢查外部世界的傳感器，并且可以感知外部世界。它的傳感器主要是通過無線方式通信，因此，其網絡設置方式靈活多變，不大受到干擾，設備能選擇的位置可以隨時更改，還能夠跟互聯網進行無線等多種方式的連接。從而將對無線通信方式本身而言形成了一個多跳型的組織網絡。從而使網絡實現了數據的采集，處理、傳輸這三個方面的功能。可采取靜止或者加速模式，通過相互扶持達到感知，采集數據，處理數據和傳輸網絡等方面，達到覆蓋地理范圍內被需要感知對象的所有信息，并能最終把這些相關信息傳送給網絡它本身的所有者。

2 無線傳感器網絡的重要性

無線傳感器網絡具有搜索等功能，從而有效地提高其在礦井安全生產中的觀察能力。無線傳感器網絡在工業領域中的應用，尤其是在礦井作業中的作用顯得尤為重要！

無線傳感器網絡在礦井作業中我們一般把它放在一個十分核心的地位。在計算機技術、無線通信技術、微電子技術和網絡技術發展的推動下，工業通信技術正朝著智能化和網絡化的方向不斷發展。出現了一個前所未有的前景展望。

3 礦井安全監控概念和特點

煤礦安全監控系統它主要是指在其作用范圍內主要用來監測甲烷濃度，一氧化碳濃度，二氧化碳濃度、氧氣濃度，礦塵濃度，風速，風壓，溫度和濕度，饋電狀態，風門狀態，局部通風機開停等等，并能夠實現甲烷超限聲光報警，斷電以及甲烷風等方面的電閉鎖控制等作用的系統，國務院頒布的 《關于進一步加強企業安全生產工作的通知》（ 國發 [2010]23號）和國家安全生產監督管理總局國家煤礦安全監察局頒布的 《關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統"的通知》這是為了要求全國煤礦能夠安裝無線傳感網絡監測監控系，從而對井下人員實現定位，實現緊急避險和壓風自救，供水施救以及通信聯絡等提供相關的技術裝備。其中最為重要的一點是要求建設完善礦井監測監控系統，從而充分發揮其在礦井作業中達到安全避險的預警作用。它所具有的特點有以下幾個方面①電氣防爆，②傳輸距離遠， ③網絡結構宜采用樹形結構，④監控對象變化緩慢，⑤電網電壓波動大，電磁干擾嚴重，⑥工作環境惡劣，⑦傳感器 宜采用遠程供電，⑧不宜采用中繼器作業，礦井監控系統一般由傳感器作為其組成的部分，礦井監控系統一般由網絡傳感器實現其目的。

4 事例

2017年3月11日，有部分群眾反映：3月3日20時左右，神華國能集團陜西德源府谷能源有限公司配套建設的三道溝煤礦發生一起礦難，從而發生了1人死亡的安全事故。第二日上午9時許，在陜西德源府谷能源有限公司接待室見到了三道溝煤礦辦公室主任武晶就此事進行了說明：“此事發生在3月3日晚8時許，在府谷縣三道溝煤礦井下作業的錨桿隊隊長曹廣亮（男，51歲，內蒙古自治區人）遭遇井下機械事故，煤礦立即啟動應急預案，緊急救援，在府谷縣人民醫院救治無效死亡。截止到當日，煤礦生產指揮中心立即上報榆林市相關部門，3月4日，榆林市煤監局、公安局、總工會、能源局、紀委等單位成立事故調查組來煤礦調查，目前此次事故還在調查中，具體原因不詳。當日下午2時，在陜西煤礦安全監察局榆林監察分局，辦公室劉主任稱：“此次事故市上成立了事故調查小組，初步原因確定為頂板事故，詳細情況還在進一步調查中。2個月內就做出調查結果。”根據相關調查，府谷縣三道溝煤礦屬于陜西德源府谷能源有限公司煤電一體化項目配套電廠工程，這個公司成立于2005年8月，是由國網能源開發有限公司與陜西煤業化工集團府谷能源開發有限公司按照70%：30%的股比共同出資組建的國有大型能源企業。公司位于陜北地區榆林市府谷縣西北約38公里的沙梁川河道漫灘處，北距廟溝門鎮1.5公里，是三道溝煤礦煤電一體化項目配套電廠工程，配套建設900萬噸/年的三道溝煤礦，是“西電東送”北線方案重點項目。盡管此次事故的發生有關責任人說原因不詳，但筆者認為，若此礦井作業公司使用無線傳感網絡技術將會在一定程度上降低風險。

5 總結

在現實世界中，我們都知道這個礦井作業是一個十分吃力但又十分重要的項目，但是一旦出現事故，往往伴隨著人員的傷亡，所以為了減少礦井人員傷亡，實現社會和諧，將無限傳感技術網絡運用于礦井作業顯得尤為可貴！

（作者單位：滄州師范學院）