李漢濤

【摘要】根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應用，在分析了無線傳感器網(wǎng)絡的原理以及該技術的優(yōu)點后，提出了煤礦安全監(jiān)控的設計方案，探討了無線傳感器網(wǎng)絡在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的可行性以及具體的方法和應用。

【關鍵詞】無線傳感器；網(wǎng)絡；煤礦安全；監(jiān)控系統(tǒng)

1無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)

無線傳感器網(wǎng)絡是由大量分散布置、具有通信和一定處理能力的微型傳感器節(jié)點構成的網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡技術能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集井下作業(yè)區(qū)的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種信息，并且可以及時的對數(shù)據(jù)進行處理。由廣泛分布的傳感器將轉(zhuǎn)換后的信號通過無線信道傳送到匯聚節(jié)點上，然后再通過光纖骨干網(wǎng)發(fā)送到地面的監(jiān)控中心。無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)綜合的應用了傳感遙感技術、遙測遙控技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術以及無線通信技術，在這些技術的綜合運用中，結(jié)合AdHoc網(wǎng)絡動態(tài)自組以及多跳的特點，實現(xiàn)了信息在感知節(jié)點以及通信中間結(jié)點間的快速傳送。該技術操作比較簡單、空間占用小、組網(wǎng)的成本比較低，以及維護簡單。無線傳感器作為監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端，應用在煤礦生產(chǎn)中，實現(xiàn)了對井下作業(yè)的全方位、無人值守的實時監(jiān)控和智能預警，使其成為新型的工業(yè)測控系統(tǒng)，提高了礦山的生產(chǎn)效率。

無線傳感器在包裝上有外封裝，其電源可以采用電池進行供電。由于無線傳感器本身耗能低，采用電池作為其電源能夠持續(xù)供電數(shù)月， 可以滿足其使用要求。無線傳感器作為無線網(wǎng)絡的終端節(jié)點，能夠?qū)伦鳂I(yè)現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進行處理和傳輸。需要上傳的數(shù)據(jù)由無線網(wǎng)關、光纖網(wǎng)傳至監(jiān)控中心主機。

無線傳感器網(wǎng)絡的特點：在無線傳感器網(wǎng)絡中，主要是由計算機控制系統(tǒng)作為處理的中樞系統(tǒng)，并通過無線通信方式構建傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)。作為網(wǎng)絡節(jié)點的無線傳感器，擁有感知、處理以及傳輸三種功能，能夠全方位、實時性的監(jiān)測頂板壓力、環(huán)境溫度和濕度、巷道中有害氣體濃度等多種信息，為礦山安全生產(chǎn)提供智能化監(jiān)測手段。

2應用無線傳感器網(wǎng)絡的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)

在無線傳感器網(wǎng)絡安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，主要是由地面監(jiān)控中心、光纖骨干網(wǎng)、無線監(jiān)控分站、無線傳感器共同構成。在該系統(tǒng)中，光纖骨干網(wǎng)是系統(tǒng)的主要信息傳輸載體，它能夠?qū)⒎稚⒉贾玫臒o線監(jiān)控子系統(tǒng)有效的連接在一起，最終實現(xiàn)整個礦山的無線傳感。該系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的具體應用表現(xiàn)：感知、轉(zhuǎn)換各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)的無線傳感器散布在煤礦井下采掘巷道中，通過無線通信將各種數(shù)據(jù)匯集到區(qū)域監(jiān)控分站。各分站對本區(qū)域匯集數(shù)據(jù)進行處理后通過光纖骨干網(wǎng)發(fā)送到地面監(jiān)控中心，借助監(jiān)控中心主機強大的處理功能對生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境信息進行分析，以便對煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的突發(fā)事件進行及時的預警和處理。無線傳感器網(wǎng)絡終端節(jié)點是系統(tǒng)的基本單元，擔負著數(shù)據(jù)的采集與傳送等功能（見圖1）。

2.1無線傳感器網(wǎng)絡關鍵部分的設計

在無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計中，主要根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的理念進行具體的實施，其關鍵的部分包括：環(huán)境模塊、生產(chǎn)監(jiān)控模塊、中心主站控制模塊。環(huán)境模塊在設計的過程中需要考慮對煤礦井下的各種氣體進行實時的監(jiān)測，主要是對甲烷氣體、一氧化碳、氧氣、巖煤溫度、負壓、頂板的壓力以及煙霧等進行具體的環(huán)境分析，需要保證這些因素在環(huán)境中保持合理的狀態(tài)，避免危害井下作業(yè)人員的安全；在生產(chǎn)監(jiān)控模塊中，由于井下生產(chǎn)包含著許多環(huán)節(jié)和因素，具體有煤倉煤位、水倉水位、供電的電壓、供電電流。另外，還需對主要生產(chǎn)設備進行監(jiān)控，包括排水水泵、提升機、局扇、膠帶輸送機、采煤機、高低壓饋電開關等；在地面控制中心主控系統(tǒng)中，依托計算機信息技術平臺，實現(xiàn)了各個區(qū)域之間的數(shù)據(jù)檢索，自動對井下作業(yè)現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)信息進行分析處理，生成各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)報表，形成完整的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，并在現(xiàn)場環(huán)境出現(xiàn)影響安全生產(chǎn)的變化時及時發(fā)出預警信息，為安全生產(chǎn)提供了有效的保障。

2.2煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

采用無線傳感器網(wǎng)絡技術，形成了有效的煤礦安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控體系，主要表現(xiàn)在：能夠?qū)律a(chǎn)的現(xiàn)場進行實時的監(jiān)測，對各種環(huán)境以及生產(chǎn)信息進行狀態(tài)分析，確保了安全監(jiān)控的實時性。當某一項監(jiān)測數(shù)據(jù)超出了安全范圍后，該系統(tǒng)就會自動報警，以便采取及時的措施。該系統(tǒng)以計算機網(wǎng)絡為平臺，實現(xiàn)了無人操作，能夠自動監(jiān)控，保證了數(shù)據(jù)的有效性，為井下安全生產(chǎn)提供了準確的數(shù)據(jù)庫，提高了煤礦安全生產(chǎn)的技術水平。

3結(jié)語

通過對無線傳感器網(wǎng)絡的具體分析，結(jié)合煤礦安全體系的多種要求，設計出基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的新型煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，并將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用在煤礦監(jiān)控體系中，促進了現(xiàn)代化生產(chǎn)技術的提升，保障了煤礦安全生產(chǎn)。

【參考文獻】

［1］劉艷玲,張軍.煤礦瓦斯監(jiān)測網(wǎng)絡型無線傳感器網(wǎng)絡的實現(xiàn)[J].煤礦技術,2011(28).

［責任編輯：湯靜］