基于无线技术的煤矿安全监控系统研究

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1、基于无线技术的煤矿安全监控系统研究　　摘要：煤矿瓦斯、CO、粉尘等浓度的高低会直接影响到矿井安全，为确保井下作业安全，为煤矿工作人员提供更加安全的工作环境，必须对煤矿瓦斯、CO、粉尘等浓度进行实时监测。无线技术的快速发展为煤矿安全监控系统的完善提供了良好契机，将无线技术应用于煤矿安全监控系统中，能够实现对瓦斯、CO、粉尘等浓度的实时监测，对保证矿井安全意义重大。文章简要介绍了无线技术，分析了煤矿安全监控系统及其研究现状，对基于无线技术的煤矿安全监控系统设计进行了讨论研究。　　关键词：无线技术；煤矿安全监控系统；研究现状；系统设计　　0引言　　利用煤矿安全监控系统能够实时了解到井下瓦斯

2、、CO、粉尘等浓度，并根据《煤矿安全规程》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029―2007）、《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201―2006），将瓦斯浓度控制在安全范围内，避免因瓦斯、CO、粉尘等浓度过高而引发煤矿重大、特大瓦斯、煤尘爆炸事故，在造成人员伤亡的同时还制约了煤矿开采事业的发展，阻碍了我国经济建设的步伐。从近几年的煤矿事故来看，主要是煤矿安全监控系统不够完善造成的，难以对瓦斯、CO、粉尘等浓度形成有效的实时监控，针对这种现象，必须加大煤矿安全监控系统的研究和开发力度。　　1无线技术的概括5　　无线技术的核心是传感网技术，在利用无线技术进行通信

3、时，通信信号会以电磁波的形式传递、扩散出去，信号在传播过程中不受空间限制，可以在较短的时间内完成信号的发送和接受，且通信内容在传递过程中不会发生变化，能够保证信息的完整性和准确性。无线技术不铺设专门的电缆便可以完成通信，能够根据用户实际需求自由选择终端节点的安放位置，安装更加方便、快捷，同时还可节约网络安装和维护费用，已经被广泛应用于多个领域中去。　　2煤矿安全监控系统介绍及其研究现状　　2.1煤矿安全监控系统介绍　　我国煤矿安全监控系统目前较多的采用有线通信方式，主要由上位计算机、井下分站和传感网络三部分组成，三部分设备依靠光纤电缆连接在一起，完成信息数据传输，其工作原理如图1所示

4、。上位计算机是整个系统的中枢部分，完成对系统运行的调控、信息数据的输入、输出以及储存，将瓦斯浓度的动态变化显示出来，当浓度超过设定的安全范围时便会发出警报，然后系统会发出命令对其区域内的动力电进行瓦斯电闭锁，并对未来走向进行预测；井下分站主要是完成通信信息在上位计算机和传感器之间的传递，起到信息数据传输的纽带和桥梁作用；传感器是信号转化装置，在特定电压和电流条件下，传感器可以将物理信号转化为易于传输的电信号，使煤矿安全监控系统的通信更加方便、高效、准确。　　2.2煤矿安全监控系统研究现状5　　根据煤矿瓦斯监控方式的不同，可分为人工监控及自动化监控两种，人工监控是通过设置专门的人员对煤

5、矿动态情况进行掌控，对其中容易出现事故的环节和因素进行处理，这种监控方式工作效率较低，且容易因人为操作失误或工作不认真影响监控效果；自动化监控是利用软件及硬件设施对煤矿动态信息进行收集和分析，系统会根据信息内容作出相应的反应，有效提高工作效率和监控水平，保证监控的精准性。煤矿安全系统的通信方式包括有线通信和无线通信，其中有线通信方式受地下环境影响较大，所用到的传感器都是固定的，通信电缆的铺设难度较大，且后期维护和修理很不方便，当出现通信故障时很难及时进行控制和处理，加剧了故障问题的影响，不利于保证井下作业安全，同时工程成本也比较高；无线通信方式不受地下环境的限制，系统运行更加智能化，

6、可有效节约人工和材料成本，当出现故障问题的时候，可以快速对其进行维修，保证测量的精准性。　　3基于无线技术的煤矿安全监控系统设计　　3.1系统硬件设计　　将无线技术应用于煤矿安全监控系统中，传感器节点的设置是系统硬件设计中的重点内容，主要由传感器模块、微处理器模块、无线收发模块、显示模块、报警模块以及电源模块六部分组成。在设置传感器节点的时候首先要保证节点位置的准确性，进而才能完成数据的采集、传递与处理；其次还需要保证传感器节点分布的密集型和科学性，对整个煤矿形成全面覆盖，提高监控系统的整体性和连通性。　　（1）微处理器模块　　传统微处理器模块对单片机的处理不到位，受PC机结构影响较

7、大，在应用无线技术之后，在微处理器模块使用AT5mega128L单片机，可以有效解决PC机结构对单片机的影响，在提高微处理器模块运行效率的同时还能降低运行成本。　　（2）无线收发模块　　系统通信信号的接收和发出都是由无线收发模块完成的，该模块属于射频集成电路，其中在进行节点设备射频芯片设计时采用的是ZigBee技术，提高了收发信号的灵敏度，可以快速对信号做出反应，并且该技术下的收发信号具有较强的稳定性和抗干扰能力，能够在最大程度上保证信号的准确性和完整性。