身份证号：13280119760810XXXX
摘要：我国煤矿储量巨大，但是我国在高速拓展煤矿开采规模的过程中，在一定程度上忽略了对生产效率的提高。由于我国煤矿大多属于地下矿井开采，其复杂的开采环境、不同的地质，都对开采技术的应用和流程的统一管理提出了挑战。相比西方发达国家，我国的煤矿开采条件还是相对落后。不过随着信息技术的发展，煤矿在应用电子信息技术的过程中，逐渐完善开采环境，优化管理方法，这对于煤矿的安全生产具有深远的影响。
关键词：煤矿信息化系统；电子技术；运用
1 煤矿信息化系统应用的现状
我国煤矿行业整体还处于相对初级的阶段，无论是安全生产制度，还是信息化管理系统等多个方面都有待完善。近些年屡次发生的煤矿事故就是直接的证明，究其事故原因，大都是因为一些煤矿没有完善的监控系统，导致不能及时发现矿井中的风险隐患并予以排除。比如2020年3月16日发生在青海省柴达尔先锋煤矿煤仓的事故，就是因为员工违章作业没有被信息化系统发现，导致一人死亡。虽然我国煤矿企业近些年都在加大力度对远程监控系统、信息化考勤系统等进行建设，但进展缓慢，尚未形成全国性的信息化安全生产发展势头。
2 煤矿信息化系统的设计
企业信息化指的是使用信息技术，对企业的管理模式和生产模式进行改造，实现体制创新、技术创新，提高企业的生产效率，并借助信息技术对产品结构调整发挥的优势，提高企业的核心竞争力，让企业在市场中更好地顺应时代趋势，稳步发展。企业信息化在当下信息技术越发蓬勃发展的大环境中是必不可少的。尤其在煤炭这种能源产业中，信息化建设不仅能帮助我国更好地抓住国际市场机遇，更能通过对产业整体流程的信息化建设，实现企业销售网络化、管理网络化、生产安全化和智能化，从而实现企业整体向信息化企业做出转变。
煤矿企业要加大力度进行信息化建设，利用信息系统的互联网优势，提高生产效率，完善销售管理，对煤炭的供给平衡进行优化，让我国煤矿在国际市场占据更大的份额。其中比较常见的就是无线传感器网络监测系统，这一系统的主要作用是对矿井中瓦斯等各种危险气体成分进行监测，当其含量超过安全范围时及时发出警报。在有害气体含量发生变化时，也能及时做出预警，提醒矿井作业人员对采取相应的措施，遏止其在矿井下空气中所占比例的增长。为达到这一目的，在设计时通常采用ZigBee技术。它能够较好地满足这一设计需求，能够实现较为准确的井下瓦斯含量的分析，并通过对企业生产需求的分阶段结构化，让企业能够基于不同阶段的需求制定更加详尽的生产计划。通常，煤矿的矿井深度都会超过10 km，而且根据规定，每推进1 km，就要设置至少10个节点。所以总的来说，一个矿井的节点数量就要超过100个，加上每个节点都有相应的感应元件、成分采样元件和数据分析处理元件构成，这一技术的应用就成了一项浩大的工程。为了让每个节点的元件都能有足够的信号收发功率，地面的技术人员还要对其灵敏度进行调整，确保每个节点都能发挥正常的监测功能。
3 煤矿信息化系统中电子技术的应用
3.1 系统内部的节点模块架构
ZigBee节点使用的是Atmegal28L芯片，其特点是功耗较低，稳定性较高，且运算速度较快。在如今的煤矿信息化系统建设中，和TI的CC2420芯片都得到了广泛的使用。搭配这两种芯片的FLASH存储器功耗都相对较低，比较适用于矿井下的复杂环境，对电能供给相对较低的需求也能保证其长时间的稳定运行。在这一模式系统中，Atmegal28L芯片处于绝对的核心地位，通过和电源、存储单元、传感器以及CC2420芯片的数据互通，实现整体功能。
3.2 系统中电子技术的应用
Atmegal28L模块主要负责数据处理，对节点的功耗进行限制。在选择Atmegal28L作为芯片的处理系统时，需要技术人员对其成本和性能进行多方面的考量。Atmegal28L系统稳定性强，对环境的抗性较强，比较不容易受到矿井中复杂环境的影响。而且，其内部元件功耗都相对较低，对于长距离输电的压力也较小。另外，一些不便于搭建输电线路提供系统运转能源的预期，使用同样电量的电池，也能让功耗较低的系统运转更长时间，无疑也是一种优化开采管理，为企业节约成本的有效方法。
3.3 CC2420收发模块
这一模块系统的是SPI接口，能够通过无线信号传输，实现模块之间的互联。CC2420可以通过天线收发射频信号，并将其转化成2 MHz频率的双路信号，便于关联模块进行处理。然后，双路信号由模数转换器进行处理，对信号进行数字化转变，并通过其在终端信道中的传输，实现对信号的控制。CC2420使用的是1.8 V电压，鉴于其功耗较低的实际特点，通常采用的都是低电压电源。输电线路在接入之前要进行相应的变压处理，或者直接为其装配电压合适的电源。
3.4 存储单元模块
存储单元的主要作用是对数据进行存储，为了提高Flash存储器的存储效果，有时要通过外连存储器，对存储单元进行扩展。常用方法是通过SPI总线将Atmegal28L芯片连接在存储器外部，通过对芯片进行设置，将其内存存储作为存储的主要方式，将其外部存储器设置为次级存储单元。这样，在使用Datasheet进行读写操作时，数据的获得更为完善的安全保证。需要注意的是，在搭建信息化系统时，还要注意存储单元模块的及时更新。由于矿井下复杂的环境非常有可能让存储单元的读写能力下降，要及时更换性能下降的存储单元，确保信号的读写速度，进而保证系统整体的运行效率。
3.5 传感器模块
煤矿信息化系统总常用的是KGS-20传感器。这一传感器相对敏感，而且功耗较低，在电阻参数合适的情况下，能够发挥较好的作用。不过，需要注意的是，在对KGS-20模块进行设置时，要根据其参数资料进行准确确定，避免设置不当导致的传感器功能下井，保证传感器能够正常运行。如果设置得当，该传感器能实现对可燃气体浓度较为精确的检测，并通过信号收发，让系统做出警报等相应反应。传感器的驱动电压VH、负载电阻RL等参数都应按照厂商提供的参数进行搭建，以保证传感器能够在复杂的矿井环境中更为长期稳定地发挥作用。
4 结束语
ZigBee节点的作用是检测矿井中的瓦斯浓度，尽管其工作模式已经广为熟知，并在越来越多的矿井信息化系统建设中得到应用，但以其为节点的系统在建设的过程中，还是存在一定的问题，比如信号干扰过强、环境湿度过大等，这些都会降低节点的敏感程度。希望专业领域内的技术人员在本文的基础上，对其进行优化，并借助更为先进的电子信息技术，对系统进行设计，使用更加稳定、高效的元件，搭建功能更加强大、运行更加稳定、对矿井复杂环境抗性更强的系统，让煤矿的信息化系统更加完善，推动我国煤矿产业的健康发展。
参考文献
[1] 梁本泉. 试析煤矿信息化在煤矿安全生产工作中的实践[J]. 电子世界, 2019(13).
[2] 李学政. 煤矿生产中区域煤矿集控信息化技术的应用[J]. 百科论坛电子杂志, 2018, 000(023):733.
[3] 鲍捷, 欧仁侠, 陈洪斌. 矿产企业电子技术在矿山安全监测信息化中的应用[J]. 世界有色金属, 2018, 000(015):241,243.
[4] 王杰. 浅谈煤矿信息化与自动化发展趋势[J]. 中小企业管理与科技(上旬), 2019.