煤矿安全综合监控系统无线传感器网络设计

李汉涛

【摘要】根据无线传感器网络在煤矿安全监控系统中的具体应用，在分析了无线传感器网络的原理以及该技术的优点后，提出了煤矿安全监控的设计方案，探讨了无线传感器网络在煤矿安全监控系统中的可行性以及具体的方法和应用。

【关键词】无线传感器；网络；煤矿安全；监控系统

1无线传感器网络系统

无线传感器网络是由大量分散布置、具有通信和一定处理能力的微型传感器节点构成的网络。该网络技术能够实时监测、感知和采集井下作业区的数据和生产环节的各种信息，并且可以及时的对数据进行处理。由广泛分布的传感器将转换后的信号通过无线信道传送到汇聚节点上，然后再通过光纤骨干网发送到地面的监控中心。无线传感器网络系统综合的应用了传感遥感技术、遥测遥控技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术以及无线通信技术，在这些技术的综合运用中，结合AdHoc网络动态自组以及多跳的特点，实现了信息在感知节点以及通信中间结点间的快速传送。该技术操作比较简单、空间占用小、组网的成本比较低，以及维护简单。无线传感器作为监控系统的数据采集终端，应用在煤矿生产中，实现了对井下作业的全方位、无人值守的实时监控和智能预警，使其成为新型的工业测控系统，提高了矿山的生产效率。

无线传感器在包装上有外封装，其电源可以采用电池进行供电。由于无线传感器本身耗能低，采用电池作为其电源能够持续供电数月， 可以满足其使用要求。无线传感器作为无线网络的终端节点，能够对井下作业现场的各种数据进行处理和传输。需要上传的数据由无线网关、光纤网传至监控中心主机。

无线传感器网络的特点：在无线传感器网络中，主要是由计算机控制系统作为处理的中枢系统，并通过无线通信方式构建传感网络系统。作为网络节点的无线传感器，拥有感知、处理以及传输三种功能，能够全方位、实时性的监测顶板压力、环境温度和湿度、巷道中有害气体浓度等多种信息，为矿山安全生产提供智能化监测手段。

2应用无线传感器网络的煤矿安全综合监控系统

在无线传感器网络安全综合监控系统中，主要是由地面监控中心、光纤骨干网、无线监控分站、无线传感器共同构成。在该系统中，光纤骨干网是系统的主要信息传输载体，它能够将分散布置的无线监控子系统有效的连接在一起，最终实现整个矿山的无线传感。该系统在煤矿生产中的具体应用表现：感知、转换各种现场数据的无线传感器散布在煤矿井下采掘巷道中，通过无线通信将各种数据汇集到区域监控分站。各分站对本区域汇集数据进行处理后通过光纤骨干网发送到地面监控中心，借助监控中心主机强大的处理功能对生产数据、环境信息进行分析，以便对煤矿生产系统中的突发事件进行及时的预警和处理。无线传感器网络终端节点是系统的基本单元，担负着数据的采集与传送等功能（见图1）。

2.1无线传感器网络关键部分的设计

在无线传感器网络系统的设计中，主要根据煤矿安全生产的理念进行具体的实施，其关键的部分包括：环境模块、生产监控模块、中心主站控制模块。环境模块在设计的过程中需要考虑对煤矿井下的各种气体进行实时的监测，主要是对甲烷气体、一氧化碳、氧气、岩煤温度、负压、顶板的压力以及烟雾等进行具体的环境分析，需要保证这些因素在环境中保持合理的状态，避免危害井下作业人员的安全；在生产监控模块中，由于井下生产包含着许多环节和因素，具体有煤仓煤位、水仓水位、供电的电压、供电电流。另外，还需对主要生产设备进行监控，包括排水水泵、提升机、局扇、胶带输送机、采煤机、高低压馈电开关等；在地面控制中心主控系统中，依托计算机信息技术平台，实现了各个区域之间的数据检索，自动对井下作业现场的各种数据信息进行分析处理，生成各种生产环节报表，形成完整的生产信息数据库，并在现场环境出现影响安全生产的变化时及时发出预警信息，为安全生产提供了有效的保障。

2.2煤矿安全综合监控系统的实现

采用无线传感器网络技术，形成了有效的煤矿安全生产综合监控体系，主要表现在：能够对井下生产的现场进行实时的监测，对各种环境以及生产信息进行状态分析，确保了安全监控的实时性。当某一项监测数据超出了安全范围后，该系统就会自动报警，以便采取及时的措施。该系统以计算机网络为平台，实现了无人操作，能够自动监控，保证了数据的有效性，为井下安全生产提供了准确的数据库，提高了煤矿安全生产的技术水平。

3结语

通过对无线传感器网络的具体分析，结合煤矿安全体系的多种要求，设计出基于无线传感器网络技术的新型煤矿安全综合监控系统，并将无线传感器网络技术应用在煤矿监控體系中，促进了现代化生产技术的提升，保障了煤矿安全生产。

【参考文献】

［1］刘艳玲,张军.煤矿瓦斯监测网络型无线传感器网络的实现[J].煤矿技术,2011(28).

［责任编辑：汤静］