基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统

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1、基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统黄方方黄海军江西工程学院摘要：在煤矿生产及运营过程屮，十分重要的一个方面就是保证其安全性，而为能够实现这一目标，应当对其进行安全监测，因而需要对煤矿安全监测系统合理应用。就当前煤矿安全检测系统实际应用就是与无线传感器网络相结合，从而保证安全检测系统得到更加理想的监测效果，提升系统运行效率，更好实行监测。对基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统进行了分析。关键词：煤矿;安全检测系统;无线传感器网络;作者简介：黄方方（1980-）,男，讲师，硕士，研究方向：数学与应用数学。收稿日期：2017-09-22

2、基金：江西省教育厅科学技术研究项0:关于WSN监测信息数据去冗问题的研究（编号:GJJ161289）Received：2017-09-22在现代社会快速发展的大形势下，信息技术以及网络技术均得以较快发展，这种大形势下无线传感器各个方面的应用范围也逐渐扩展，并且发挥着十分明显的作用，而在煤矿安全监测系统中的应用就是比较重要的一个方面。在煤矿安全检测系统屮，在联合无线传感器网络的棊础上，可增强系统监测效率及有效性，使系统作用及功能得以更好实现，使其能够在煤矿安全监测中进行更好应用，从而为煤矿安全稳定运营及生产提供更好保证，使其得以更好发

3、展。1概述1.1无线传感器网络特点就无线传感器网络实际情况来看，其除具备传统Ad-hoc网络特点之外，还包括动态、多跳及自组织特点，并且具备自身独特优势。对于传统Ad-hoc网络而言,其属于一种无线局部网络，这种类型网络是由很多节点组成的，主要就是因为在此基础上能够对与服务质量要求相符合多媒体信息流实行传输，同时，在传统Ad-hoc网络中，其所包含全部节点均具备移动功能，II包含比较复杂的网络拓扑结构，同时可发生多种不同变化，这些节点的功能实现需要以电源持续供电为基础。相比于传统Ad-hoc网络，无线传感器网络具有更加先进特点，可使

4、各个方面功能均得以实现，主要就是监测、控制及无线通信，其所具备明显优点就是具备较多传感器节点，同吋各节点分布的密集程度更高。1.2无线传感器网络结构在无线传感器网络结构屮，其具体组成主要包络5个部分N容，分别为物理层、数据链路层以网络层，此外还包括传输层及应用层。在无线传感器网络结构中，在每层均涉及3个方面管理，分别为能量管理、任务管理以及移动管理。就这些管理功能而言，任务管理由应用层负责，主要作用就是向各子网与相关传感器中的节点分配任检测任务，与此同时还需要对移动管理进行考虑。在网络层以及数据链路层实际应用屮，其所负责内容主要就是

5、能量管理及移动管理，在物理层中也涉及能量管理，然而对于移动管理及任务管理方面考虑比较少U1。2基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统研究背景在煤矿开釆工作过程中，工作环境以矿井井下为主，这些矿井距离地面甚至能够达到几百米，环境较复杂，iL较恶劣，矿井内巷道较狭窄，iL较湿冷，地面平整性比较差，在周围通常有大量煤炭及煤矸石存在，同时往往包括液压支架、运煤钢轨以及风门与动力线等相关各种设备，各种机械在使用过程中均会出现较大噪音。在煤矿井之下，无线电波传播具备自身特点，因而在系统设计过程中,应当谨慎进行考虑，并且对于实际需求应当认真进行分析

6、及设计，以防止有不必要问题出现。在该系统设计过程中2.4GHzIEEE802.15/ZigBee标准，可使井下环境对无线传感器相关要求得到较好满足。对于基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统而言，在实际设计过程中比较复杂，并且所涉及的内容比较多，主要就是应用环境及应用目的，还包括和关硬件设计与软件设计。在实际设计过程中，其主要就是保证使煤矿工作环境相关要求能够得到较好满足，使系统各个方面均保证可较好实现，在无线传感器网络得以合理应用的棊础上，可使采煤工作面各个方面信息的实时反馈能够得以较好实现，通过对井下环境实行考察及分析，并且与系统

7、实际需求相结合，在此基础上将系统总体方案确定，从而保证系统设计能够更加具有科学性及合理性，使其在实际应用中发挥更好作用［1-2］。3基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计3.1系统节点子系统在系统实际设计过程中，依据节点子系统需完成功能以及无线传感器网络自身限制与特点，可将节点子系统分为几个不同部分，分别为节点感知模块、节点定位模块以及路由选择模块与无线铜线模块，还包括信息处理及管理单元、电源。其屮，对于节点感知模块而言，其主要作用及功能就是感知及采集矿井下安全问题各种有关信息，其所包括内容主要就是矿井空气中相关有害成分及危险成分

8、、矿井中空气物理状态及通风等多种不同设备运行状况，对这些方面实行监测,并且在紧急情况下通过控制单元使煤矿井下相关电气设备实现断电。在木文实际设计过程中，由于需要监测相关参数比较多，并iL包括各个方面形式类型，需要应用多种类型不同传感器