无线传输技术在煤矿安全监控系统中的植入

王路+田慕琴

摘 要：当前我国发生矿井事故的概率在明显的增大，而为了对煤矿安全事故进行有效的控制，使事故发生率有效的减少，使煤矿安全监控系统软硬件的更新有效的加快，我们在文章中以当前计算机技术以及无线传感器的发展现状为基础，大胆的预测了安全金控系统在未来的发展方向和趋势。

关键词：煤矿安全；无线传感器；监测监控系统；发展趋势

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0011-01

1 系统原理和框架设计

当前各种各样的安全监控装置被应用在煤矿的生产当中，进一步提高了煤矿生产的安全性，但这些监控装置仍然存在很多的问题和缺点，比如通信功能比较差、可靠性较差、成本较高、对矿井灾情诊断的可视性不好等等。而在煤矿生产中采用无线传输技术进行传输就可以很好的解决这些问题，因为无限传输技术具有很好的隐蔽性和保密性，并且覆盖范围大、发射功率强，不会对同频的系统产生干扰，可靠性非常高。通信技术在近些年来得到了飞速的发展，得到了广泛的应用，因此在信息采集和远程控制系统中无线传输技术也得到了更多的应用。在矿井的防灾和减灾以及提高生产率等方面，基于单片机作为控制器的智能监控系统起到了非常重要的作用。各种传感器、报警器、无线模块就组成了系统的传感器节点，并且在坑道、矿车、作业层面进行路有点的设置，在矿井内由这些节点组成一个网络，通过路有多跳的方式就可以将传感器节点采集的数据发送给中心节点，最终由中心节点打包传输给监控计算机系统。

2 无线传输技术的植入

2.1 系统电路图

对于系统中红外甲烷传感器U1所采集的数据要进行信号与处理，然后送入单片机MCU，对数字信号和模拟信号通过高性能的A/D进行转换，然后将数据传输至A4进行处理，并且与肺门限制进行比较和分析，传输信号在数据超过安全限制的情况下就发生声光报警信号传送给报警模块，另一方面，将数据利用GPRS发送到总控制中心，为了避免发生瓦斯爆炸事故，在接收数据的同时总控制中心就会控制自动瓦斯引排系统进行高速瓦斯排放。

2.2 系统原理图

利用先进的红外气体检测技术、GPRS无线通讯技术、瓦斯自动排放技术，对基于无线煤矿按群监控系统所提供的煤矿安全装置进行集成和整合，以此为基础实现矿井安全状态的监控、报警以及紧急处理功能。电源供应模块应该和单片机模块扩展出的EEPROM存储器、RAM存储器、网络接口模块、报警装置、GPRS模块、红外甲烷传感器模块相连接，GPRS天线和GPRS模块连接。

2.3 系统控制方案

对于煤矿安全监管人员无法及时准确的接收瓦斯超限报警、无法随时随地的从现有系統中得到安全生产实时数据等问题，煤矿安全监控系统结合当前已经成熟应用的GPRS无线网络在煤矿现有的生产调度、瓦斯监控等领域进行的开发，运用国内外的嵌入式软件技术和无线通讯技术进行了很好的解决；通过煤矿现有的Intranet网络和GPRS网络进行无线VPN接入的拓展，对于无线数据采集报警装置发出的指令，应该在煤矿内部网络中安装无线应用服务器来进行接收，对于煤矿内现有系统中的一些相关数据进行有效的收集和整理，并且对其进行标准格式化，然后传输到无线数据采集报警装置，在无线应用服务器系统中接入无线数据采集报警装置，就可以利用系统所提供的的菜单定制功能随时随地的进行数据访问，并且还可以提供报警功能。

3 未来发展方向

3.1 WiFi的应用前景

WiFi是一种无线网络，它的全称是Wireless-Fidelity，符合IEEE802.11规范并且得到了商业的认证，它的特点就是传输速度非常快，最新标准最高达到了600Mbps的传输速率，而在PFDM、MIMO等一些新技术得到应用之后，不仅数据传输的速度更快，还很好的提高了安全性能和信号的质量。WIFI的建设也不需要繁重复杂的布线工作，非常的方便快捷，只需要布设1或N个无线AP在需要的地点就可以很快的组建起一个无线网络；WIFI可以在煤矿监控系统井上信息传输通道的建设中广泛的应用，因为它的传播覆盖面是非常广的，定向天线的传输范围可以达到几到十几公里不等。但是WIFI传输也存在一个问题，那就是不易穿透岩层，因此，在安全监控系统的井下部分，WIFI无线网络时不宜采用的，对于井上矿区的无线局域网的覆盖，采用WIFI就可以很好的加快和完善，使得井下工作和环境信息的共享得到充分的加快，矿区工作人员对于井下的生产和安全状况可以进行实时的监控，使井下的安全生产得到进一步的保证。

3.2 4G的应用前景

第四代移动通信技术的简称就是4G技术，它的下载速度达到了100，MBPS，可以对视频文件和其他多媒体文件进行快速并且高质量的传输。

多重输出技术和正交频分复用技术的应用大大提高了4G网络的数据传输速度，同时，智慧型天线的应用也使得4G网络可以对信号的空间方向性进行充分的利用，使快速传输时的信号更加稳定，很好的消除信号干扰，信息的传输在障碍物较多的环境中也能够快速稳定的进行。

参考文献

[1]蔡可追.浅谈计算机技术在煤矿安全生产中的应用研究[J].煤炭技术，2014，33（1）：120-122.

[2]徐刚.基于GPRS和ZigBee的矿井远程监控系统设计[J].煤炭技术，2014，33（11）：342-344.