有关现代煤矿信息化系统中电子技术的实践应用

【摘要】目前我国具有非常大的煤矿蕴藏含量，但是实际生产能力却并不强，安全生产能力也不是很强，这对煤炭工业的顺利发展带来了非常大影响。本文基于以上背景围绕电子技术在现代煤矿信息化系统中的实践应用展开了分析与探讨。

【关键词】现代煤矿信息化系统;电子技术;应用

我国煤炭主要通过矿井开采获得，地质灾害繁多、地质条件复杂等因素直接对我国井下作业的安全性产生了影响，导致危险系数的直接提升，这同时也是我国成为世界煤矿开采条件最差国家的原因。所以，我国煤矿安全管理水平的提高是目前煤矿行业十分迫切的需要，同时这项工作也具有一定的现实意义，对于煤矿企业安全生产水平的加强具有十分重要的意义。

1.煤矿信息化系统设计分析

煤矿瓦斯传感器检测网络在设计过程中会与很多网络应用问题直接相关，所以传感器网络设计起来也非常复杂，不仅需要对煤矿瓦斯无限检测网络的应用目的进行明确，还要保证网络在可复杂的生产环境中得到随时的检测。为了使这种要求得到满足，煤矿企业在煤矿瓦斯传感器检测网络设计的过程中将ZigBee技术引进来，这项技术的应用可以与系统设计的实际需求相符合，使井下瓦斯浓度实时反馈的需求得到相应的满足，与此同时，经过对这一技术的细致考察，并与系统实际需求相符合，对这种在ZigBee基础上的瓦斯系统基本方案进行了最终的确定。

一般来说，在煤矿中矿井的长度与深度都应该在10km以上，那么如果以1km分布10个节点来计算，在每个矿井中需要同时包括感知组件、执行组网等内容，在必要的时刻这些不同的节点还会对接受信号的灵敏度进行一定的调整，同时针对信号发射的功率等方面展开相应的调整。需要在地面系统中设置信息控制中心，通过这个信息控制中心对井下的瓦斯数据进行相应的处理，同时将这些瓦斯数据存储起来。在井下工作时，需要与实际需要相结合对节点进行设置，在节点设置过程中会通过电池进行供电，为了避免复杂环境对信号产生的干扰作用，在实际工作中还可以通过其它途径对节点进行布置，比如可以通过抗干扰的直序扩频通信方式对节点进行布置，这样每个节点都会拥有非常强的抗干扰性能。

2.煤矿信息化系统中电子技术分析

ZigBee节点选择Atmega128L低功能耗微处理器芯片、TI的CC2420芯片与其联合发生作用，TI的CC2420芯片主要在射频部分发生作用，在使用过程中选择低功耗版本的目的在于可以使FLASH存储器的功耗得到控制。每个节点的主要作用是收集井下的瓦斯浓度，同时发送给各个节点。煤矿信息化系统中各个ZigBee节点都是由传感器模块、CC2420收发模块、Atmega128L单片机模块、电源管理模块以及存储模块构成。其中，传感器模块主要的作用是收集区域内的瓦斯数据，同时进行数据转换，此外还有实时监测的作用;Atmega128L模块主要负责处理ZigBee节点的数据，同时进行同步定位以及各节点功耗的管理，此外还可以使整个系统的能耗负担得到减轻，并对信号进行模数转换;CC2420收发模块主要提供SPI接口，促进与Atmega128L之间通信的实现，实现与其它节点之间的无线通信;存储模块的主要功能是对数据进行存储;电源管理模块为其提供系统能量。

ZigBee技术将IEEE802.15.4无线标准技术作为基础，IEEE802.15.4处于介质访问控制层与处理物理层中。ZigBee联盟以上述内容为基础，制定出了高层应用规范，同时还包括其他方面的产品应用资料。

3.电子技术在煤矿信息化系统中的实践应用

3.1 Atmega128L模块

通过综合考量成本以及Atmega128L系统性，在Atmega128L设计研究过程中，将系统控制中心作为Atmega128L单片机，它具有很高的稳定性，在恶劣的工作环境中同样适用，同时这种单片机的功耗也比较低，在工作过程中电压保持在1.8―3.6V，从功耗控制系统整体来看，是非常先进的，所以与煤矿井下作业的实际需求非常符合。

3.2 CC2420收发模块

CC2420中的低噪声放大器可以将天线作为媒介对射频信号进行接收，再对该信号进行转换，将其转换为2MHz的中频信号，这些工作完成以后就形成了同正交分量、分量双路的中频信号。再对这两种信号进行滤波，同时将其放大，经过放大的数据会通过模数转换器将其转换为数字信号。CC2420内部的工作电压为1.8V，正因如此才对较低的功耗给予了保证，所以CC2420主要在电池等进行供电的设备中适用。外部数字I/O接口电压为3.3V，所以CC2420与外部数字接口之间的逻辑兼容问题不再存在，并对芯片上的直流稳压器进行转化，将其转化为电压，这样在3.3V和1.8V电压之间的转化就会变得非常方便。在这种情况下，完全可以通过3.3V的设备实现正常工作，不需要外加一个电压转换电路了。

同时为了避免Atmega128L芯片内部存储器不能使实际需要得到满足情况的出现，需要与外部扩展存储器联合，使系统的存储能力得到进一步的提高。这一设计系统所用的瓦斯传感器中的敏感材料是二氧化锡，这种物质可以精确的检测出气体的浓度。传感器中敏感组件电阻的变化为电压在负载电阻上的变化。负载电阻、驱动电压以及检测电压取值都应与公司提供的资料相结合，保证传感器处于一种最佳的工作状态中。

4.结语

为了与信息化技术发展形势相适应，促进煤矿信息化系统的开发应用，对电子技术的研究势在必行。本文以煤矿信息化系统设计为着眼点，对煤矿信息化系统中电子技术的实践应用展开了进一步的分析与探讨，供大家参考。

参考文献

[1]蒋华勤.现代煤矿信息化系统中电子技术的应用[J].煤炭技术，2012（11）.

[2]乔艳霞.现代煤矿信息化系统技术的具体应用[J].电子技术与软件工程，2013（17）.

[3]李从科.我国煤矿信息化建设的现状和趋势[J].中国科技财富，2011（19）.

[4]陈平.煤矿安全生产调度监测管理信息系统建设[J].电脑知识与技术，2009（8）.