无线传感器网络在煤矿安全监控中的运用

【摘 要】在我国能源结构中，煤炭占据着重要的地位，它为人们的生活与生产提供了可靠的能源保障，但当前，煤矿生产的安全事故层出不穷，此时的事故造成了严重的损失，为了有效避免安全事故的出现，其安全监控的建设得到了广泛的关注。本文主要介绍了无线传感网络与煤矿安全监控的概况，同时重点阐述了煤矿安全监控对无线传感网络的运用，在先进技术的支持下，其监控具有了低成本与高效性的特点。

【关键词】无线传感器网络 煤矿安全监控 运用

目前，科学技术水平的提升有着较快的速度，在传感技术、通信技术、嵌入式技术的支持下，无线传感器网络在众多领域均有着广泛的应用，它对监视对象的信息实现了检测、采集与处理，从而为监测任务的完成提供了可靠的信息。无线传感器网络具有一系列的优点，如：低成本、低能耗、可靠性与可扩展性等，它满足了我国煤矿安全监控的发展需求，通过高效的监控，保证煤矿生产效率的提高，推动了我国煤矿行业的稳定、健康与可持续发展。

1无线传感器网络的概况

无线传感器网络的简称为WSN，它融合了三大先进的技术，分别为传感器技术、计算机技术与通信技术，三者分别承担着信息的采集、处理与传输的作用，在科学技术不断发展的背景下，WSN的信息化、现代化与先进化的特点日益显著。

目前，在各个领域均对WSN有着较为广泛的运用，如：军事、农业与医疗等，它作为新型网络系统，具有一系列的显著特点，如：规模性、动态性与可靠性等。WSN的构成主要有传感器节点、汇聚节点、外部网络与用户界面[1]。

2煤矿安全监控的概况

煤矿安全监控系统具有复杂的结构与丰富的功能，其功能主要有信号的采集、传递、保存与处理等，主要监控的对象为现场的气体浓度、温度、湿度与烟雾等，同时对于井下的设备也实现了远程遥控。

现阶段，煤矿安全监控系统主要分为两类，第一类为有线通信监控系统，第二类为无线通信监控系统。在我国，主要应用了有线通信监控系统，但此时的有线系统具有诸多的缺点，其移动性、组网能力与抗灾能力均相对较弱，该系统主要对RFID技术进行了应用，此时的监控受通信距离的影响，使其监控的可靠性相对较低。随着WSN技术的发展，在煤矿安全监控中对WSN进行了应用，在科学技术的支持下，其监控系统得到了进一步的发展。

煤矿安全监控系统中应用的RFID技术，其不足主要体现在以下几方面：

其一，较短的通信距离。对于RFID的煤矿安全监控而言，其监控距离仅维持在十米以内，但矿井内的工作人员极易超出其控制范围，在此情况下出现的安全事故，难以实现有效的搜救，同时其监控的安全性、可靠性与高效性等均存在不足[2]。

其二，较小的通信容量。此时的监控系统其传输的信息量相对较少，对于信息的发送缺少实时性。由于传感器的位置属于固定的，致使检测的实时性难以得到保证，因此，矿井下的安全预防与监控均受到了不同程度的影响。

其三，较差的可扩展性。对于煤矿的生产而言，其开采保持着持续性，此时的监控范围在不断扩大，但有线连接的基站设备未能进行及时的移动，难以满足实际监控的需求。

3煤矿安全监控中对无线传感器网络的运用

3.1 WSN方案的制定

针对煤矿监控系统存在的问题，为了有效解决RFID的技术问题，本文提出了WSN安全监控方案，在矿井下进行了路由节点的设置，其间距为几十米；同时矿井的工作人员均携带终端设备，在此基础上，促进了无线传感器子网的形成，同时各子网借助协调器实现了与网关设备或者控制服务器的连接。

在煤矿安全监控系统中应用WSN技术，其优势是显著的，具体内容如下：

其一，较长的通信距离。此系统对煤矿的监测达到了一百二十米左右，在井下通信距离问题得到解决后，监控系统的可靠性得到了大幅度的提高。其二，实时的信号采集。此系统对矿井中各个信息的采集具有了实时性，同时保证了信息的高效转发与处理。其三，丰富的节点功能。此系统的网络通信，通过定位参数的获取，实现了对人员的准确定位，在此基础上，为事故的搜救奠定了坚实的基础。其四，较低的功耗与成本。此系统的工作周期较短，并对功耗的要求较低，再者还拥有休眠模式，同时在系统用量与日俱增的背景下，其价格在逐渐下降。其五，良好的可扩展性。此系统对无线通信技术进行了应用，通过路由节点的添加，便可以实现监控范围的扩展，同时其具有良好的移动性与便捷的维护[3]。

3.2监控系统的设计

在硬件方面，主要为传感器节点的设计，此时的设计要满足其功能的需求，具体的功能要求为：实现不同信号的实时采集与处理，保证瓦斯浓度报警器的准确性，实现对井下工作人员的实时监测，同时要具备多种工作模式。在此基础上，具体的节点设计分别为便携式传感器网络节点与固定式节点，前者主要有处理器、声光振报警、显示器、瓦斯传感器板与电池电源等；后者主要有处理器、声光振报警、电池电源及其他传感器等。在对传感器进行选择时，主要的类型为温湿度传感器与瓦斯传感器。

在软件方面，对于无线传感其通信节点而言，软件是重要的一部分，它主要是为无线传感器硬件电路提供服务，在软件的作用下，使节点满足了各项要求，进而保证了电路的有效运行。同时，软件的可升级性与可扩展性，使系统适应了不同工作环境的需求[4]。

4结语

综上所述，在煤矿安全监控系统中应用无线传感器网络，此技术提高了监控系统的监控质量，保证了煤矿生产的安全性与经济性。本文提出了WSN方案具有一系列的优势，它不仅解决了旧方案中存在的不足，还为煤矿安全监控提出了新型的、高效的方案，相信，在先进技术的支持下，煤矿生产的效益将更加显著。

参考文献：

[1]朱珠.煤矿安全监控中无线传感器网络的技术应用[J].信息系统工程，2015，02：15-16.

[2]宋楠楠，陈岩.一种基于无线传感器网络的煤矿安全监控系统[N].北京工商大学学报（自然科学版），2010，02：47-49+54.

[3]边晶.基于无线传感器网络的煤矿安全监控系统的研究[J].制造业自动化，2010，09：39-41+71.

[4]朱军.无线传感器网络在煤矿井下的应用[J].煤炭技术，2014，01：127-128.