基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

【摘要】新中國成立以來，我國的經(jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇和發(fā)展，尤其是我國實(shí)行了對內(nèi)改革和對外開放之后，我國的經(jīng)濟(jì)更是步上一個(gè)新臺階，在我國，煤礦行業(yè)的發(fā)展一直處于較不穩(wěn)定和安全的發(fā)展模式，傳統(tǒng)的管理方式已然不適合煤礦企業(yè)的發(fā)展，本文就當(dāng)前煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用加以分析，從而有效地提高我國煤礦生產(chǎn)管理的安全水平。

【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò);煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng);研究管理

煤礦行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多問題，比如過量開采、管理方式落后等，造成煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的安全管理阻礙，因此，必須對其企業(yè)制定合理的管理制度和管理系統(tǒng)，從而有利于企業(yè)健康快速穩(wěn)定安全的發(fā)展，基于以上煤礦行業(yè)出現(xiàn)的各類安全管理問題，我國提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，將管理過程中出現(xiàn)的安全問題全部快速處理，從目標(biāo)制定、開采、出礦等各個(gè)流程都細(xì)化分塊處理。從而對其管理的整個(gè)過程有效控制，努力實(shí)現(xiàn)最低成本，最高效益，最安全生產(chǎn)。

1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.1 無線傳感器概念

無線傳感器通常是外封裝，電源采用外部供電或者是其它地方供電的形式，多個(gè)無線傳感器作為無線網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)組建成了網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感應(yīng)功能，同時(shí)也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收集數(shù)據(jù)信號時(shí)，通常是由無線網(wǎng)將信號上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，之后，計(jì)算機(jī)軟件再對各個(gè)模塊的信號進(jìn)行分組數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)監(jiān)控中心再將信息反饋到各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理和傳遞。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是指以傳感器終端為節(jié)點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理，之后利用無線電通信方式構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。微型無線傳感器應(yīng)用技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，因此市場上也比較繁多，價(jià)格相對來說，也比較低廉。這種微型無線傳感器就是自組織結(jié)構(gòu)的。通過數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理等過程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程。

2.煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 當(dāng)前我國煤礦安全監(jiān)測現(xiàn)狀分析

我國早在上個(gè)世紀(jì)就引進(jìn)了發(fā)達(dá)國家的監(jiān)控系統(tǒng)，但是由于我國煤礦行業(yè)發(fā)展的特殊性，再加上國外的監(jiān)測系統(tǒng)是根據(jù)國外的煤礦行業(yè)發(fā)展來設(shè)計(jì)的，不適應(yīng)我國煤礦的現(xiàn)實(shí)情況。因此，監(jiān)測系統(tǒng)在我國的應(yīng)用一直都沒有能夠很好的實(shí)現(xiàn)，后來就開始針對我國的煤礦安全行業(yè)發(fā)展問題展開了技術(shù)探究，目的就是為了研發(fā)適合我國的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)，盡管已經(jīng)開發(fā)出了很多種類的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)，但是由于這些系統(tǒng)使用都比較簡單，其功能相對來說，也比較單一，要實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集后續(xù)管理就經(jīng)常出現(xiàn)問題，沒有辦法做到有效地控制管理，當(dāng)然就不能夠很好的實(shí)現(xiàn)在我國煤礦安全監(jiān)測管理中的良好應(yīng)用。

2.2 煤礦安全監(jiān)測關(guān)鍵要點(diǎn)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和傳感器節(jié)點(diǎn)類似，主要是在煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)定設(shè)備的安全運(yùn)行范圍值，當(dāng)其運(yùn)行過程中超出該范圍值時(shí)，就會在地圖上出現(xiàn)警報(bào)處理的聲音和圖表顯示，那么監(jiān)督人員就會從聽到的聲音和顏色圖標(biāo)準(zhǔn)確確定是哪里的設(shè)備出現(xiàn)故障，以便及時(shí)進(jìn)行有效防治，進(jìn)行安全性檢查，降低了設(shè)備故障的發(fā)生率。當(dāng)然，在設(shè)備管理過程中權(quán)限劃分，權(quán)責(zé)分明，促進(jìn)有效管理，當(dāng)管理系統(tǒng)的中心程序啟動(dòng)后，里面有具體的權(quán)責(zé)劃分，當(dāng)每一個(gè)負(fù)責(zé)人登錄其系統(tǒng)后，就能對其所管轄的范圍進(jìn)行全程監(jiān)督，各司其職，一旦出現(xiàn)問題，也不會造成管理混亂，可以及時(shí)有效的解決問題。因此利用煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦的管理過程中，能夠起到事半功倍的效果。

3.煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)

3.1 主控系統(tǒng)組成

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的過程中，主控系統(tǒng)的設(shè)置一定要考慮到各個(gè)功能模塊的特性和作用，下面我簡單對其加以敘述。

3.1.1 環(huán)境監(jiān)測模塊

對于煤礦礦井中的一些有害氣體等進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，做好事故解決。對于礦井的氣體主要是高濃度的甲烷，對于礦井下的低濃度甲烷、一氧化碳?xì)怏w等，可能由于受到煤礦礦井中風(fēng)速、溫度、氣壓等的影響，出現(xiàn)事故安全隱患，威脅作業(yè)人員的生命安全，因此一定要做好環(huán)境監(jiān)測模塊的設(shè)計(jì)。

3.1.2 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)參數(shù)如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量，監(jiān)控主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的參數(shù)如水泵、提升機(jī)、局扇、主扇、膠帶機(jī)、采煤機(jī)、開關(guān)、磁力起動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)和重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的波動(dòng)。

3.1.3 中心站主控軟件

中心站靜止的進(jìn)行監(jiān)測，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)這樣工作任務(wù)的完成，在監(jiān)測的同時(shí)，還接受來自中心站的同步檢測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)的三維坐標(biāo)和整周未知數(shù)進(jìn)行解算，直到觀測解算的數(shù)據(jù)達(dá)到既定的要求為止。

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)功能

監(jiān)測系統(tǒng)功能主要是以下幾方面：第一，監(jiān)測礦井安全生產(chǎn)現(xiàn)場的各種參數(shù)狀況;第二，環(huán)境參數(shù)是否出現(xiàn)超出預(yù)定設(shè)置的范圍;第三，自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)或者是手動(dòng)切斷電源等;第四，監(jiān)測系統(tǒng)的自我檢測功能;第五，數(shù)據(jù)保存功能，主要是在這個(gè)控制點(diǎn)上進(jìn)行觀測幾分鐘，等到所有的儀器設(shè)備完成了初始化工作之后，監(jiān)測系統(tǒng)就利用間隔的方式按照既定的采樣過程進(jìn)行自動(dòng)觀測，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地確定礦井空間位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，從而有效提高監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，同時(shí)節(jié)省了大量人力和時(shí)間的投入，提高了工作效率;第六，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析之后利用結(jié)果生成顯示列表、模擬量實(shí)時(shí)曲線等，或加以保存，以備日后生成某時(shí)段的歷史曲線。

3.3 監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

監(jiān)測系統(tǒng)存在的主要問題有：第一，傳感器質(zhì)量不過關(guān);第二，通信協(xié)議不規(guī)范;第三，監(jiān)測系統(tǒng)的自我檢查能力較弱，監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)功能也比較差;第四，現(xiàn)場管理和維護(hù)水平有限，仍然有待進(jìn)一步提高。

4.結(jié)束語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種發(fā)展較好的煤礦安全檢觀測新技術(shù)逐漸走向成熟，在煤礦安全監(jiān)測管理過程中也取得了較大的進(jìn)步和成效。在礦山、勘探等工業(yè)勘測領(lǐng)域給人們帶來更多的便利，同時(shí)節(jié)省了大量的人力和時(shí)間投入，提高了工作效率。

但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在我國的煤礦監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用還處于初級階段，它的應(yīng)用范圍正在被廣泛拓展到盡可能多的行業(yè)領(lǐng)域中去，因此加強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各類煤礦安全監(jiān)測過程中的有效應(yīng)用，同時(shí)拓寬其在各行各業(yè)的使用，是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，需要全民的共同努力去實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉建（1975—），男，河北灤縣人，工學(xué)碩士，講師，主要從事電子信息技術(shù)研究。