| 标题 | 基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统探析 |
| 范文 | 高穆 摘 要：在我国煤炭行业中，瓦斯爆炸是危机人员安全的首要问题。当前，随着科学技术和煤矿挖掘技术的进步，煤炭开采规模不断地扩大，同时煤矿井下作业的工作强度也在增加，在这样的情况下我们就需要进一步加强煤矿挖掘的安全性。随着煤矿挖掘深度的增加，使得井下存在着更多的瓦斯，瓦斯的含量越高，人们工作的危险系数就在不断增加，给煤炭工作者带来了严重的危害。近几年来，煤矿瓦斯爆炸事故频发，给煤炭工人和煤炭企业带来了严重的损害。当前，为了能够满足煤矿瓦斯监测系统的需要，相关人员结合现代的网络技术研究出了无线传感器网络监测系统，用以进行煤矿瓦斯监测，这种无线传感器具有普通传感器不具备的优点，提高了瓦斯监测的精度，提高了煤矿工人的生命安全保障。本文就煤矿瓦斯的无线传感器网络进行探析。 關键词：无线传感网络；煤矿瓦斯；监测系统 中图分类号：TN99 文献标识码：A 煤炭行业是我国最为重要的行业之一，煤炭是我国工业生产中重要的能源，近几年来随着工业的不断发展，煤炭的需求量不断上升，但是也伴随着更多的煤炭事故的发生，尤其是煤矿瓦斯爆炸。当前，瓦斯爆炸已经成为危及煤矿开采安全的最危险的因素。传统的监测系统一般是采用有线模式进行信息的传递，其中还需要借助A/D转换器来完成信息的传递，因此传统的监测系统具有中间环节多、监测效果不精准等缺点，使得煤炭开采的成本大大增加。基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测 ，运用无线网络技术进行瓦斯监控，提高了瓦斯监测的精确度并且降低了监测成本，这样对于煤矿的开采来说是很重要的。本文就基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监控系统进行探析、不断进行技术上的改革，提升监测系统的监测精准度和降低瓦斯监测的成本。 1.无线传感网络煤矿瓦斯监测系统的相关介绍 1.1 监测系统的组成 整个的监测系统主要由流量传感器节点和汇聚节点两个部分组成，其中流量传感器主要是用作数据的采集，流量传感器对瓦斯的主要构成物质——甲烷十分的敏感，因此监测系统的精准度很高，流量传感器将数据收集起来之后传递给汇聚节点。汇聚节点的主要作用是总体的信息数据传递和管理作用，它能够将各个子节点中的信息数据进行汇总和发送到计算机内，有效地实现了煤矿瓦斯监控。 1.2 监测系统的优点 当前，传统的煤矿瓦斯监测系统采用有线模式进行信息数据的采集和传递，因此这种监测系统就需要在煤矿架设数据传输线路来进行通信信息的传递和采集。但是，煤矿井下本来就很拥挤，线路的建设使得拥挤程度增加，不利于煤炭开采工具的使用。另外，煤矿井下结构处于不断的变化中，在变化的过程中可能会使得某些线路受损，进而影响到整个线路的监控。相比于有线监测系统，基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统具有以下4个优点：一是无线检测系统中的传感器体积小，可以在煤矿井下大量的使用，节省煤矿内的空间，有利于大型煤矿开采设备的使用；二是传感器网络节点遍布整个的煤矿，能够进行高密度的监测，提高煤矿监测的准确性，这样就大大提高了煤矿生产的安全性，对提高煤矿开采的安全系数来说是很有意义的；三是无线监控网络具有一定的智能功能，能够对监测到的数据进行适当的处理和保存，同时能够依据环境的变化进行自我调节；四是无线监控系统的能量是由电池供给的，煤矿井下结构一直在处于不断的变化之中，利用电池供应电量，能够有效地避免由于断电使得监测系统无法正常工作现象的出现，这样就大大提高了检测系统的工作性能。 2.无线传感器的硬件构成 2.1 微处理模块 上面我们提到过无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统主要由传感器节点和汇聚节点组成，这些节点的工作效率就显得很重要。所以说节点的处理器一般都是选择ATmega128L单片机，该种微型处理器相比与过去传统的处理器来说具有很大的优点，单纯地从依赖性上说，该处理器对PC机在结构上依赖就大大降低，这样对于提升监测系统的运行效果来说是很关键的。而且该微型处理器的使用大大提高了检测的效率，还在很大程度上降低了能耗的使用，这样来看这些节点处理器的应用在很大程度上提高了瓦斯监测系统的运行效率和效果，对于提升煤矿的生产安全来说是很重要的。无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统节点的微处理器的闪存程序是与其他很多种的程序结合在一起的，所以说生产的时候的价格很便宜，这样就在很大程度上降低了监测系统的生产成本。 2.2 无线瓦斯传感器 无线瓦斯传感器在监测空气中的可燃气体含量的时候是利用氧化燃烧特性，当空气中的可燃气体超过一定浓度时，无线瓦斯传感器就会显示出一定的信号，这样检测人员就可以快速的根据其发出的信号进行判别。无线瓦斯传感器有很大的优点，一般的情况下传感器是很稳定的，它在遇到水蒸气或者是其他气体的时候会表现地很稳定，只有在遇到可燃性气体的时候才能表现出一定的信号，它的这个特点在很大程度上提高了监测系统的稳定性和安全性，对于提升煤矿的安全生产是很重要的。因为该种无线瓦斯传感器的结构简单，在生产上很低廉，企业在采购的时候会在很大程度上降低生产的成本，最重要的是无线瓦斯传感器的性能良好，在很大程度上提高了瓦斯监测系统的运行效率，所以说很多的煤矿在选择传感器的时候都是优先选择无线瓦斯传感器，该种传感器的应用在很大程度上提高了煤矿生产的安全。 2.3 电源模块 电源对于系统的正常运行是很重要的，电源的正常运行是系统运行的基础，所以说无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统在进行工作的时候要保证电源的正常工作，这样才能在最大限度上提高煤矿瓦斯监测系统的运行效果。电源模块最主要的功能就是为系统的各个节点提供电能，这样电源的安全运行和寿命的长短都是很重要的，根据监测系统中节点的能耗，一般都是选用PAM2400的稳压芯片，这样在系统的运行过程中就可以将整个系统的电压稳定在3V和3.3V，该种芯片的运行环境是很广泛的，它可以在-40℃～125℃进行工作，而且还有一个重要的优点就是该种芯片的能耗很低，可以在很大程度上降低监测系统的能耗。 3.无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统使用的意义 我们国家是一个能源大国，并且随着我们国家经济的不断发展，各行各业对能源的需求不断增多，煤炭是我们国家的重要能源，这样对煤炭的需求量就不断增多。在这样的大背景下，煤炭的开采就变得很重要，在煤炭的开采过程中是很容易发生安全事故的，并且随着煤矿的不断开采，煤矿的开采难度不断加大，产生事故的可能性不断提高，瓦斯爆炸是煤矿开采过程中经常出现的安全事故，为了提高煤矿的生产安全和减少瓦斯爆炸的出现，我们就需要进行一定的技术改革，这样才能不断降低瓦斯爆炸出现的几率，不断提高煤矿生产的安全。基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的出现，在很大程度上提高了煤矿生产的安全，在一定程度上避免了瓦斯爆炸安全事故的发生，而且在进行监测系统采购的时候，该种系统的价格比较低廉，比较适合广大的煤矿开采企业的使用。 结语 为了提高煤矿开采的安全，很多煤矿在进行预防瓦斯爆炸安全事故的时候都选用基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统，该种系统的应用在很大程度上降低了瓦斯事故的发生几率，大大提高了煤矿生产的安全，所以说相关企业在进行该种系统的生产的时候一定要保证安全，这样该种系统在使用的过程中才能保证煤矿的生产安全。 参考文献 [1]孙英娟，郭联志.无线传感器网络在煤矿瓦斯监测系统中的应用[J].数字技术与应用，2013（1）：76-77. [2]龙在云，龚志广，顾勇，等.基于ZigBee的煤矿瓦斯监测无线传感器网络节点设计[J].河北建筑工程学院学报，2013，31（3）：51-54. [3]徐焕超，王振翀，刘睿鑫，等.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统软件的研究[J].微型机与应用，2014 （18）：11-12，16. |
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