华晋焦煤公司沙曲一号煤矿 山西省吕梁市 033306
摘要：近些年来，随着科技的不断创新发展，无线传感器的应用范围可谓是不断扩宽。煤矿作为国家经济发展的支柱型企业，其为多个行业的发展提供了动力支持，但是不可否认的是由于煤矿生产开采环境复杂，在开采工作实施期间不确定的危险因素比较多。因此，在生产环节做好煤矿安全监测工作就显得极为必要，其可以更好的保证煤矿生产的安全性，降低各类安全事故发生率。文章主要分析了无线传感器网络在煤矿安全监测领域的应用情况，对具体的应用措施进行了分析和论述。
关键词：煤矿；安全监测；应用
引言
我国是煤矿生产大国，煤矿安全关系到能源安全问题，是当前社会经济发展不可忽视的关键内容。煤矿安全监控监测系统是采用网络监控的方式，对煤矿生产过程进行实时监控，及时发现煤矿生产中存在的安全问题并且发出预警，确保煤矿安全生产。煤矿安全监测监控系统集合煤矿安全管理系统、煤矿瓦斯监控系统以及煤矿井下人员定位系统集一体，能够实现对煤矿生产中的设备、人员和物料的全方位监控，通过联网将监测信息传送到系统，实现远程监控与处理。煤矿安全监测监控系统能够有效降低煤矿安全事故发生率，是煤矿信息化管理的发展方向，对于我国的煤矿安全以及能源安全具有重要的意义。
1煤矿安全监控系统介绍
煤矿安全监控系统是建设安全、智能、高效型矿山企业的必要装备，这在煤矿安全管理章程中已有明确规定。煤矿安全监控系统主要由各种监控探头、信号传输装置、报警装置、显示与控制装置等几部分组成。各种监控探头，如瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器等均布置在矿井生产一线易于出现事故隐患的部位；报警装置一般为声光报警，多布置在人员密集处和出入口通道；显示与控制系统则布置于中央控制室，通过控制室显示屏对现场的各种环境参数进行实时显示。该系统可对井下环境中的瓦斯、风速、粉尘等数据以及生产画面、设备运行情况等进行实时监控，当某项指标出现超限报警和其他异常情况时，系统便会通过信号传输装置将超限信号和相关数据传输至报警装置和控制画面。在发出声光报警的同时，由中控和调度人员及时通知领导和救援人员，紧急进行超限相关事故和灾害的处置，从而尽快将事故消除在隐患和萌芽状态，将事故灾害损失降至最低。本着对安全事故的提前预防、综合治理的基本思路，煤矿企业应在完善煤矿安全监控系统的基础上，围绕该系统建立一整套关于煤矿生产的事故灾害预防、应急处置和安全监控管理措施，实现煤矿安全生产管理的提档升级。
2煤矿安全监测监控系统应用
2.1煤矿瓦斯监控系统设计
瓦斯安全是煤矿安全的关键，煤矿安全监测监控系统需要对瓦斯进行实时监控，了解煤矿的温度、风速、瓦斯浓度等相关参数，为及时发现异常以及确定处理措施提供参数[2]。瓦斯监控系统主要是用于煤矿及其相关场所的机电设备、安全生产的实时监控，能够反映煤矿生产参数，检测矿井内的瓦斯、一氧化碳、风速以及温度等环境参数，并且将数据实时传输给监控中心。瓦斯检测系统具备报警功能，对于异常的瓦斯浓度以及环境参数，立刻报警并且显示异常位置，为煤矿安监部门监管煤矿生产以及处理井下安全情况提供依据。为了实现对矿井瓦斯以及相关环境参数的实时控制，必须根据煤矿所在区域，明确矿界、矿井开采区域、机电设备所在位置等参数，利用瓦斯监控系统全景展现煤矿内部的布置，实现精准定位。瓦斯监控系统需要实时传输数据，而且以每10s的速度更新数据并且存储，瓦斯异常数据存储期间超过30年。瓦斯监测系统中的异常报警主要是采用发声发光、语音提示等方式，对于矿井生产活动的瓦斯超限、环境参数异常等进行报警显示，而且异常区域显示红光闪烁。瓦斯监控系统应该与安全监控人员的手机相连，采用短信方式及时发送异常警报。
2.2无线传感器网络的体系结构
通常情况下，无线传感器体系包含有中心网络与无中心网络两大类型，过去所使用的基本上是有中心网络，有中心网络的特点在于所有节点都是事先配置好的，在应用无线传感器时，只需要将节点安装好，形成蜂窝网就可以使用相关设备，具有比较稳定、可靠的特点，但是在具体的应用过程中，基站数量要求多，而且在数据传输过程中只能在有蜂窝网覆盖的区域进行传输，一旦超出范围内就难以接收到信号，而且信号容易受到外界因素的干扰，在恶劣的环境下，信号传输难度增大。此外，这种网络结构运行过程中如果某一个环节出现问题了，那么其他与之关联的网络节点作用也难以有效发挥。无中心网络则具有不受环境约束的优点，数据传输过程中，方便快捷，无中心网络的诞生主要就是为了弥补有中心网络传输运行存在的缺陷。无中心网络结构的突出性特点还表现为设置部署比较简单，工作人员不需要提前设置节点，工作量大幅度减弱，这样网络通信过程中也就不存在节点故障的问题，通信期间节点可以随意放置，某一个节点出现故障不会对其他节点的通信产生影响，所有信号依然能够正常传输。但是需要注意的是该通信网络结构比较复杂，对于技术人员操作要求比较高，投入成本巨大，对于煤矿企业资金要求比较高。
2.3视频监控系统
视频监控系统主要分为地面监控系统和地下监控系统两部分。地面监测系统主要用于对地面作业的安全生产情况进行实时监测，环境等因素相对简单；相反，地下环境较为复杂，不易开展监测工作。监控系统由防爆摄像机、网络接入口、环网设备、监控设备终端等组成，网络接入口将摄像机采集到的数据信息传输到环网设备上，并对这些设备进行数据转换，最后将图像显示在显示器上屏幕，主要用于预测和预警紧急情况使用。
2.4井下人员定位系统设计
井下人员定位主要是采用信息处理技术以及网络通信技术，识别井下人员和井下设备的无线识别卡，从而了解井下人员的行动路线，及时掌握井下人员和井下设备的活动，能够在安全事故发生后，为解救井下人员提供位置信息。根据井下人员定位功能的需求，井下人员定位系统需要采用图形监控的方式，了解井下人员以及设备的行动轨迹以及所在位置，同时能够对井下人员开展考勤管理，了解井下人员的下井时间、下井次数以及在矿井中的生产效率。煤矿井下人员的定位系统主要以井下电源箱、人员识别卡、读卡站点以及地面数据中心等部分构成。井下人员工作过程中，通过识别卡将信息传输到定位站点，然后经过网络传输到地面数据中心，以便地上工作人员掌握井下人员的位置信息。井下人员定位系统具备人员统计、工作人员显示、人机对话等功能，也能够对井下作业人员实现考勤管理。对于井下人员的异常活动、井下人员进入限制区域等立刻展开报警，确保井下相关设备安全，保证井下人员安全生产。
结语
煤矿企业应围绕煤矿安全监控系统，成立专门的管理部门，制定专门的管理制度，保证人员培训合格持证上岗；按照设备工艺要求和制度措施，定期对设备进行维护保养和对采集设备进行调校，以确保仪器设备的良好运行。在建设智能矿山的未来，将进一步建设完善矿山生产技术数据库，对矿山安全和事故灾害预防实施数字化、精确化管理。并根据数据库完善预警模型，利用监控系统的GIS功能，为事故灾害预防、事故应急处置、人员逃生施救等提供技术帮助，以此来创建科学合理的矿井安全监控系统管理模式，确保矿井安全生产和职工生命健康，促进我国煤炭行业健康、长远、稳定发展。
参考文献：
[1]黄强辉.煤矿安全监控系统的现状与发展趋势分析[J].建筑工程技术与设计，2018（33）：4753.
[2]王长荀.基于ZigBee的煤矿安全监测及人员定位系统研究与设计[D].郑州：华北水利水电大学，2015.