基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計

王 海，劉 嵐

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 天水 741020）

在金屬礦產(chǎn)[1]不斷發(fā)掘開采的今天，為了防止有害氣體進入人體，科學界提出很多有害氣體監(jiān)測報警方法，但是無論任何方式都存在各自的缺點，所以研究一項新型報警系統(tǒng)勢在必行，是礦井開采發(fā)展道路上的墊腳石，所以利用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展技術(shù)對礦井有害氣體的采集研究進行分析，從而確定有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)的組成。

1 礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計

圖1 有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)概念圖

現(xiàn)在很多礦井有害氣體監(jiān)測處理系統(tǒng)應用的理念大多是采取有線電路連接方式，但是在氣體濃度測量方面卻很欠缺，這在一定程度上就會存在監(jiān)測系統(tǒng)保護礦井的拓展性不高、監(jiān)測報警效果差等缺陷，因此結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將感知氣體敏感度的理念融合在有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)中，這對礦井有害氣體的采集處理來講將會是一項重大的突破，有助于礦井內(nèi)有害氣體的處理排出。圖1是基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)概念圖。

從圖1概念圖能夠發(fā)現(xiàn)，將氣體采集情況根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析進行屬性分類，在后期有害氣體監(jiān)測過程中非常關(guān)鍵。

1.1 氣體監(jiān)測架構(gòu)設(shè)計

有害氣體監(jiān)測研究是把礦井中空氣里面的有害氣體濃度轉(zhuǎn)化為電信號的過程，從而在有害氣體濃度超標后就引發(fā)電路報警模塊進行報警。有害氣體在擴散過程中形成的電信號，在監(jiān)測報警系統(tǒng)中通過電子線路處理之后，會達到監(jiān)測報警系統(tǒng)的敏感位置，因此礦井內(nèi)有害氣體濃度在超標的時候就會觸發(fā)監(jiān)測報警系統(tǒng)引發(fā)報警，所以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到對礦井有害氣體的監(jiān)測報警方面是一項非常創(chuàng)新的課題，因為監(jiān)測報警系統(tǒng)的性能對礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測和濃度控制指標有重大影響。

1.2 氣體采集模塊電路設(shè)計

在金屬礦產(chǎn)資源的勘查與開采中，礦井中有害氣體的存在不可避免，而監(jiān)測報警系統(tǒng)的關(guān)鍵所在就是有害氣體采集模塊的電路設(shè)計。研究氣體采集電路的手段必不可少，在氣體采集的過程中，要加強對有害氣體元素測量值的精確。對礦井中空氣的組成要詳細的進行濃度分析，可以說氣體采集模塊是氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個部分，因為礦井的空氣組成多存在對人體有害的氣體，亦或是易燃易爆炸的氣體，威脅著安全生產(chǎn)的發(fā)展，因此有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)可以對礦產(chǎn)挖掘過程中存在的不良因素進行及時發(fā)現(xiàn)并解決。

在礦井中工作是一項很艱難的工程，因此對于氣體采集模塊電路的設(shè)計要盡可能做到精確，避免傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的分辨度低、效率差的缺陷，將監(jiān)測報警系統(tǒng)的每一個電路部件都嚴格把關(guān)，只有這樣才能保障對有害氣體的區(qū)分收集，在一定程度上，完善氣體采集模塊電路的設(shè)計也是對于礦井開采的安全保障。

2 實驗論證分析

通過研究礦井內(nèi)氣體的存在方式以及對基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)優(yōu)劣的研究，以某個礦井為例，根據(jù)本文監(jiān)測報警和傳統(tǒng)方式的特點對該礦井內(nèi)氣體進行探究分析，將兩組獲得的數(shù)據(jù)進行重組計算，從而確定這兩種方式對于有害氣體的識別度，可以更加高效的確定監(jiān)測礦井內(nèi)有害氣體的準確性。如表1所示是通過本文監(jiān)測報警系統(tǒng)對該礦井進行探測研究獲得的數(shù)據(jù)。

表1 礦井有害氣體識別度分析表

表2是傳統(tǒng)方法對礦井內(nèi)氣體識別度統(tǒng)計。

表2 礦井有害氣體識別度分析表

通過表1與表2數(shù)據(jù)可以看出，本文方法與傳統(tǒng)方法在有害氣體識別過程中存在差異，圖2是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制的識別度對比圖。

圖2 曲線對比圖

由圖2可以看出，本文設(shè)計系統(tǒng)較傳統(tǒng)方法有害物質(zhì)識別度高17.65%，對礦井內(nèi)有害氣體的處理起到關(guān)鍵的作用。

3 結(jié)語

在社會的不斷發(fā)展與經(jīng)濟體系不斷建成的道路上，金屬礦產(chǎn)資源的需求量越來越大，所以金屬礦產(chǎn)資源的探測及開采方法是各個國家都爭相探究的。地質(zhì)探勘工程的實質(zhì)就是對金屬礦產(chǎn)資源等的可行性研究及有效探測開采，所以創(chuàng)新礦井內(nèi)有害氣體監(jiān)測報警系統(tǒng)也是礦產(chǎn)資源開發(fā)的助力之一，需要大力發(fā)展推進。