王路+田慕琴

摘 要：當(dāng)前我國(guó)發(fā)生礦井事故的概率在明顯的增大，而為了對(duì)煤礦安全事故進(jìn)行有效的控制，使事故發(fā)生率有效的減少，使煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件的更新有效的加快，我們?cè)谖恼轮幸援?dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，大膽的預(yù)測(cè)了安全金控系統(tǒng)在未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：煤礦安全；無(wú)線(xiàn)傳感器；監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）13-0011-01

1 系統(tǒng)原理和框架設(shè)計(jì)

當(dāng)前各種各樣的安全監(jiān)控裝置被應(yīng)用在煤礦的生產(chǎn)當(dāng)中，進(jìn)一步提高了煤礦生產(chǎn)的安全性，但這些監(jiān)控裝置仍然存在很多的問(wèn)題和缺點(diǎn)，比如通信功能比較差、可靠性較差、成本較高、對(duì)礦井災(zāi)情診斷的可視性不好等等。而在煤礦生產(chǎn)中采用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)進(jìn)行傳輸就可以很好的解決這些問(wèn)題，因?yàn)闊o(wú)限傳輸技術(shù)具有很好的隱蔽性和保密性，并且覆蓋范圍大、發(fā)射功率強(qiáng)，不會(huì)對(duì)同頻的系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，可靠性非常高。通信技術(shù)在近些年來(lái)得到了飛速的發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用，因此在信息采集和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)也得到了更多的應(yīng)用。在礦井的防災(zāi)和減災(zāi)以及提高生產(chǎn)率等方面，基于單片機(jī)作為控制器的智能監(jiān)控系統(tǒng)起到了非常重要的作用。各種傳感器、報(bào)警器、無(wú)線(xiàn)模塊就組成了系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，并且在坑道、礦車(chē)、作業(yè)層面進(jìn)行路有點(diǎn)的設(shè)置，在礦井內(nèi)由這些節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)路有多跳的方式就可以將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中心節(jié)點(diǎn)，最終由中心節(jié)點(diǎn)打包傳輸給監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2 無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的植入

2.1 系統(tǒng)電路圖

對(duì)于系統(tǒng)中紅外甲烷傳感器U1所采集的數(shù)據(jù)要進(jìn)行信號(hào)與處理，然后送入單片機(jī)MCU，對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)通過(guò)高性能的A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)傳輸至A4進(jìn)行處理，并且與肺門(mén)限制進(jìn)行比較和分析，傳輸信號(hào)在數(shù)據(jù)超過(guò)安全限制的情況下就發(fā)生聲光報(bào)警信號(hào)傳送給報(bào)警模塊，另一方面，將數(shù)據(jù)利用GPRS發(fā)送到總控制中心，為了避免發(fā)生瓦斯爆炸事故，在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)總控制中心就會(huì)控制自動(dòng)瓦斯引排系統(tǒng)進(jìn)行高速瓦斯排放。

2.2 系統(tǒng)原理圖

利用先進(jìn)的紅外氣體檢測(cè)技術(shù)、GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、瓦斯自動(dòng)排放技術(shù)，對(duì)基于無(wú)線(xiàn)煤礦按群監(jiān)控系統(tǒng)所提供的煤礦安全裝置進(jìn)行集成和整合，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)礦井安全狀態(tài)的監(jiān)控、報(bào)警以及緊急處理功能。電源供應(yīng)模塊應(yīng)該和單片機(jī)模塊擴(kuò)展出的EEPROM存儲(chǔ)器、RAM存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、報(bào)警裝置、GPRS模塊、紅外甲烷傳感器模塊相連接，GPRS天線(xiàn)和GPRS模塊連接。

2.3 系統(tǒng)控制方案

對(duì)于煤礦安全監(jiān)管人員無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確的接收瓦斯超限報(bào)警、無(wú)法隨時(shí)隨地的從現(xiàn)有系統(tǒng)中得到安全生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等問(wèn)題，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合當(dāng)前已經(jīng)成熟應(yīng)用的GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在煤礦現(xiàn)有的生產(chǎn)調(diào)度、瓦斯監(jiān)控等領(lǐng)域進(jìn)行的開(kāi)發(fā)，運(yùn)用國(guó)內(nèi)外的嵌入式軟件技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)進(jìn)行了很好的解決；通過(guò)煤礦現(xiàn)有的Intranet網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)VPN接入的拓展，對(duì)于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集報(bào)警裝置發(fā)出的指令，應(yīng)該在煤礦內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中安裝無(wú)線(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器來(lái)進(jìn)行接收，對(duì)于煤礦內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)中的一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集和整理，并且對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)格式化，然后傳輸?shù)綗o(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集報(bào)警裝置，在無(wú)線(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)中接入無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集報(bào)警裝置，就可以利用系統(tǒng)所提供的的菜單定制功能隨時(shí)隨地的進(jìn)行數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，并且還可以提供報(bào)警功能。

3 未來(lái)發(fā)展方向

3.1 WiFi的應(yīng)用前景

WiFi是一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它的全稱(chēng)是Wireless-Fidelity，符合IEEE802.11規(guī)范并且得到了商業(yè)的認(rèn)證，它的特點(diǎn)就是傳輸速度非?？?，最新標(biāo)準(zhǔn)最高達(dá)到了600Mbps的傳輸速率，而在PFDM、MIMO等一些新技術(shù)得到應(yīng)用之后，不僅數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣雀?，還很好的提高了安全性能和信號(hào)的質(zhì)量。WIFI的建設(shè)也不需要繁重復(fù)雜的布線(xiàn)工作，非常的方便快捷，只需要布設(shè)1或N個(gè)無(wú)線(xiàn)AP在需要的地點(diǎn)就可以很快的組建起一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)；WIFI可以在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)井上信息傳輸通道的建設(shè)中廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗膫鞑ジ采w面是非常廣的，定向天線(xiàn)的傳輸范圍可以達(dá)到幾到十幾公里不等。但是WIFI傳輸也存在一個(gè)問(wèn)題，那就是不易穿透巖層，因此，在安全監(jiān)控系統(tǒng)的井下部分，WIFI無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)不宜采用的，對(duì)于井上礦區(qū)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)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(huán)境信息的共享得到充分的加快，礦區(qū)工作人員對(duì)于井下的生產(chǎn)和安全狀況可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，使井下的安全生產(chǎn)得到進(jìn)一步的保證。

3.2 4G的應(yīng)用前景

第四代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)就是4G技術(shù)，它的下載速度達(dá)到了100，MBPS，可以對(duì)視頻文件和其他多媒體文件進(jìn)行快速并且高質(zhì)量的傳輸。

多重輸出技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用大大提高了4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)，智慧型天線(xiàn)的應(yīng)用也使得4G網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)信號(hào)的空間方向性進(jìn)行充分的利用，使快速傳輸時(shí)的信號(hào)更加穩(wěn)定，很好的消除信號(hào)干擾，信息的傳輸在障礙物較多的環(huán)境中也能夠快速穩(wěn)定的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡可追.淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù)，2014，33（1）：120-122.

[2]徐剛.基于GPRS和ZigBee的礦井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭技術(shù)，2014，33（11）：342-344.