基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)探析

高穆

摘 要：在我國煤炭行業(yè)中，瓦斯爆炸是危機人員安全的首要問題。當前，隨著科學技術和煤礦挖掘技術的進步，煤炭開采規(guī)模不斷地擴大，同時煤礦井下作業(yè)的工作強度也在增加，在這樣的情況下我們就需要進一步加強煤礦挖掘的安全性。隨著煤礦挖掘深度的增加，使得井下存在著更多的瓦斯，瓦斯的含量越高，人們工作的危險系數(shù)就在不斷增加，給煤炭工作者帶來了嚴重的危害。近幾年來，煤礦瓦斯爆炸事故頻發(fā)，給煤炭工人和煤炭企業(yè)帶來了嚴重的損害。當前，為了能夠滿足煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的需要，相關人員結合現(xiàn)代的網絡技術研究出了無線傳感器網絡監(jiān)測系統(tǒng)，用以進行煤礦瓦斯監(jiān)測，這種無線傳感器具有普通傳感器不具備的優(yōu)點，提高了瓦斯監(jiān)測的精度，提高了煤礦工人的生命安全保障。本文就煤礦瓦斯的無線傳感器網絡進行探析。

關鍵詞：無線傳感網絡；煤礦瓦斯；監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：TN99 文獻標識碼：A

煤炭行業(yè)是我國最為重要的行業(yè)之一，煤炭是我國工業(yè)生產中重要的能源，近幾年來隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭的需求量不斷上升，但是也伴隨著更多的煤炭事故的發(fā)生，尤其是煤礦瓦斯爆炸。當前，瓦斯爆炸已經成為危及煤礦開采安全的最危險的因素。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)一般是采用有線模式進行信息的傳遞，其中還需要借助A/D轉換器來完成信息的傳遞，因此傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)具有中間環(huán)節(jié)多、監(jiān)測效果不精準等缺點，使得煤炭開采的成本大大增加。基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測 ，運用無線網絡技術進行瓦斯監(jiān)控，提高了瓦斯監(jiān)測的精確度并且降低了監(jiān)測成本，這樣對于煤礦的開采來說是很重要的。本文就基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)進行探析、不斷進行技術上的改革，提升監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測精準度和降低瓦斯監(jiān)測的成本。

1.無線傳感網絡煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的相關介紹

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)的組成

整個的監(jiān)測系統(tǒng)主要由流量傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點兩個部分組成，其中流量傳感器主要是用作數(shù)據(jù)的采集，流量傳感器對瓦斯的主要構成物質——甲烷十分的敏感，因此監(jiān)測系統(tǒng)的精準度很高，流量傳感器將數(shù)據(jù)收集起來之后傳遞給匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點的主要作用是總體的信息數(shù)據(jù)傳遞和管理作用，它能夠將各個子節(jié)點中的信息數(shù)據(jù)進行匯總和發(fā)送到計算機內，有效地實現(xiàn)了煤礦瓦斯監(jiān)控。

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點

當前，傳統(tǒng)的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)采用有線模式進行信息數(shù)據(jù)的采集和傳遞，因此這種監(jiān)測系統(tǒng)就需要在煤礦架設數(shù)據(jù)傳輸線路來進行通信信息的傳遞和采集。但是，煤礦井下本來就很擁擠，線路的建設使得擁擠程度增加，不利于煤炭開采工具的使用。另外，煤礦井下結構處于不斷的變化中，在變化的過程中可能會使得某些線路受損，進而影響到整個線路的監(jiān)控。相比于有線監(jiān)測系統(tǒng)，基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)具有以下4個優(yōu)點：一是無線檢測系統(tǒng)中的傳感器體積小，可以在煤礦井下大量的使用，節(jié)省煤礦內的空間，有利于大型煤礦開采設備的使用；二是傳感器網絡節(jié)點遍布整個的煤礦，能夠進行高密度的監(jiān)測，提高煤礦監(jiān)測的準確性，這樣就大大提高了煤礦生產的安全性，對提高煤礦開采的安全系數(shù)來說是很有意義的；三是無線監(jiān)控網絡具有一定的智能功能，能夠對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚砗捅４妫瑫r能夠依據(jù)環(huán)境的變化進行自我調節(jié)；四是無線監(jiān)控系統(tǒng)的能量是由電池供給的，煤礦井下結構一直在處于不斷的變化之中，利用電池供應電量，能夠有效地避免由于斷電使得監(jiān)測系統(tǒng)無法正常工作現(xiàn)象的出現(xiàn)，這樣就大大提高了檢測系統(tǒng)的工作性能。

2.無線傳感器的硬件構成

2.1 微處理模塊

上面我們提到過無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點組成，這些節(jié)點的工作效率就顯得很重要。所以說節(jié)點的處理器一般都是選擇ATmega128L單片機，該種微型處理器相比與過去傳統(tǒng)的處理器來說具有很大的優(yōu)點，單純地從依賴性上說，該處理器對PC機在結構上依賴就大大降低，這樣對于提升監(jiān)測系統(tǒng)的運行效果來說是很關鍵的。而且該微型處理器的使用大大提高了檢測的效率，還在很大程度上降低了能耗的使用，這樣來看這些節(jié)點處理器的應用在很大程度上提高了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的運行效率和效果，對于提升煤礦的生產安全來說是很重要的。無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)節(jié)點的微處理器的閃存程序是與其他很多種的程序結合在一起的，所以說生產的時候的價格很便宜，這樣就在很大程度上降低了監(jiān)測系統(tǒng)的生產成本。

2.2 無線瓦斯傳感器

無線瓦斯傳感器在監(jiān)測空氣中的可燃氣體含量的時候是利用氧化燃燒特性，當空氣中的可燃氣體超過一定濃度時，無線瓦斯傳感器就會顯示出一定的信號，這樣檢測人員就可以快速的根據(jù)其發(fā)出的信號進行判別。無線瓦斯傳感器有很大的優(yōu)點，一般的情況下傳感器是很穩(wěn)定的，它在遇到水蒸氣或者是其他氣體的時候會表現(xiàn)地很穩(wěn)定，只有在遇到可燃性氣體的時候才能表現(xiàn)出一定的信號，它的這個特點在很大程度上提高了監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，對于提升煤礦的安全生產是很重要的。因為該種無線瓦斯傳感器的結構簡單，在生產上很低廉，企業(yè)在采購的時候會在很大程度上降低生產的成本，最重要的是無線瓦斯傳感器的性能良好，在很大程度上提高了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的運行效率，所以說很多的煤礦在選擇傳感器的時候都是優(yōu)先選擇無線瓦斯傳感器，該種傳感器的應用在很大程度上提高了煤礦生產的安全。

2.3 電源模塊

電源對于系統(tǒng)的正常運行是很重要的，電源的正常運行是系統(tǒng)運行的基礎，所以說無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)在進行工作的時候要保證電源的正常工作，這樣才能在最大限度上提高煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的運行效果。電源模塊最主要的功能就是為系統(tǒng)的各個節(jié)點提供電能，這樣電源的安全運行和壽命的長短都是很重要的，根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)中節(jié)點的能耗，一般都是選用PAM2400的穩(wěn)壓芯片，這樣在系統(tǒng)的運行過程中就可以將整個系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定在3V和3.3V，該種芯片的運行環(huán)境是很廣泛的，它可以在-40℃～125℃進行工作，而且還有一個重要的優(yōu)點就是該種芯片的能耗很低，可以在很大程度上降低監(jiān)測系統(tǒng)的能耗。

3.無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)使用的意義

我們國家是一個能源大國，并且隨著我們國家經濟的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對能源的需求不斷增多，煤炭是我們國家的重要能源，這樣對煤炭的需求量就不斷增多。在這樣的大背景下，煤炭的開采就變得很重要，在煤炭的開采過程中是很容易發(fā)生安全事故的，并且隨著煤礦的不斷開采，煤礦的開采難度不斷加大，產生事故的可能性不斷提高，瓦斯爆炸是煤礦開采過程中經常出現(xiàn)的安全事故，為了提高煤礦的生產安全和減少瓦斯爆炸的出現(xiàn)，我們就需要進行一定的技術改革，這樣才能不斷降低瓦斯爆炸出現(xiàn)的幾率，不斷提高煤礦生產的安全。基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)，在很大程度上提高了煤礦生產的安全，在一定程度上避免了瓦斯爆炸安全事故的發(fā)生，而且在進行監(jiān)測系統(tǒng)采購的時候，該種系統(tǒng)的價格比較低廉，比較適合廣大的煤礦開采企業(yè)的使用。

結語

為了提高煤礦開采的安全，很多煤礦在進行預防瓦斯爆炸安全事故的時候都選用基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，該種系統(tǒng)的應用在很大程度上降低了瓦斯事故的發(fā)生幾率，大大提高了煤礦生產的安全，所以說相關企業(yè)在進行該種系統(tǒng)的生產的時候一定要保證安全，這樣該種系統(tǒng)在使用的過程中才能保證煤礦的生產安全。

參考文獻

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