无线技术在煤矿安全监控系统中的应用发展方向研究

无线技术在煤矿安全监控系统中的应用发展方向研究

薛新宇

榆林神华能源有限责任公司郭家湾煤矿分公司陕西省榆林市719300

摘要：随着时代的变迁，新技术不断涌现，其中以通信技术和数据技术尤为突出，这些新技术为各行各业的安全生产和经营管理提供了更多的便利性，发挥出不容忽视的作用。本文结合自身经验，围绕无线技术在煤矿安全监控系统中的应用议题进行了研究和探讨。文章首先概述了无线传输技术的内容，然后对当前国内煤矿安全监控系统中无线技术的发展状况进行了分析，最后对煤矿安全监控系统技术的应用进行了展望，供相关人士参考。

关键词：无线技术、安全监控系统、煤矿生产、安全生产

1引言

煤矿是我国经济发展的重要能源，同时也是生产高危性行业之一。提高煤矿生产的安全性一直是国家安全监管部门和煤矿生产企业关注和研究的重点内容。近年来，随着新技术的不断涌现，煤矿生产的安全管理也有了更多的可能性，为煤矿从业人员带来福音。自2016年我国煤监局印发了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》以来，各地区煤矿企业结合实际情况，认真贯彻执行，积极推动煤矿安全监控系统的升级。本文主要对无线技术在煤矿安全监控系统中的应用方面谈一下自己的看法，希望给业内人士一些思路和启发，共同推进煤矿生产安全管理水平的提升。

2无线传输技术概述

无线传输技术是与有线传输技术相对应的，具体又分为模拟微波传输技术和数字微波传输技术两大类别。其中，模拟微波传输技术因抗干扰能力差，容易受到外界环境的影响、传输距离有限的缺陷而造成应用范围的限制，数字微波传输技术能够适应复杂的环境和场景，抗干扰能力较好，监控点多，因此应用范围越来越广。总的来说，无线传输技术相对于有线传输技术，具有组网灵活、扩展性好、性能更稳定的优势，因此在煤矿安全监控系统中得到广泛应用。

3国内煤矿安全监控系统及无线技术发展现状分析

煤矿安全监控系统是由多种硬件和软件组成的技术系统，对煤矿井下甲烷浓度、风压、风速、一氧化碳浓度、温度等环境参数进行监测，对井下设备运行状态进行监控，实现提高发现风险源或危险点，及早做出解决处理，避免生产安全事故的发生。自上世纪八十年代起，我国从国外首次引进了一批煤矿安全监控系统应用与国内大型煤矿，自此国内煤矿安全监控系统开始进入到快速发展和应用的阶段。如今，随着通信技术和网络技术的发展，我国自主研发的煤矿安全监控系统开始投入运行，如KJ101、KJF2000等监控系统，无论在相应速度上、在智能化水平上还是在区域联网上都具有较高的水平，已经进入到国际先进水平行列。

目前，煤矿安全监控系统中无线技术主要包括以下几类：

RFID技术：该技术在煤矿安全监控系统中常用于应答器和询问器系统。具体有天线、耦合元件和芯片构成，根据不同的环境可实现应答功能、读取标签信息功能，实现控制、检测和跟踪物件的目的。

GPRS技术：该技术由监控中心连接互联网络，可应用于较复杂的场景，能够支持多种通信方式，因此在实际监控应用场合中可以实现监控中心与多个GPRS模块连接通信的目标，在没没华盛昌中可以同时对多个工作现场进行实时监控。

蓝牙技术：该技术主要设备包含无线单元模块、链路控制器和管理器、主机端接口。其中无线单元模块能够利用微波频率的分类转化或传递来实现信号数据信息的发送和接受。微波跳频序列由设备地址决定，信号通道传输指令经由寻呼或查询指令实现和连接。链路控制器可以对基带数字信号进行处理，同时建立基带协议和底层链路运作规程。多个链路管理器之间可以建立连接管理协议，通过链路控制器实现相互通信联系。

Wi-Fi技术：该技术方案实施起来相对于上述几种无线技术更为简单，只需要由微控制单元对Wi-Fi模块进行控制，然后通过控制器局域网络建立与主板之间的通信连接，就可以实现Wi-Fi模块信息传输到网络终端，如果连接服务器装置，则可以通过服务器对数据信息进行分析和处理。

IrDA技术：该技术主要包括发射器、信道和终端三部分。其中，发射器主要是对语音、数据或图像等信息源进行发射，信道主要目的是进行滤波、频段划分、声像整形等，终端部分主要针对无线通信系统终端进行光影信号接收、样品采集、滤波、定量、平衡或解码等处理。

UWB技术：该技术在信号传输过程中不需要载波，其传输途径是依靠微微秒级别的非正弦波脉冲来实现数据传输。由于频谱的宽窄不同，因此可以对不同功率的信号进行区分，通常低功率信号在较宽的频谱上传输，高功率信号在较窄的频谱上传输，数据传输速率较快，可以实现10米范围内数Gbit/s的传输速度。

Zig-Bee技术：该技术属于双向无线通信技术，其应用优势特征明显，如在距离很短的场景中适用、技术应用和维护复杂度低、功率损耗低、投入成本低等，但是由于该技术数据传输速度较低，因此其适应场景受到局限，通常在煤矿生产中可以用于获得周期性数据、反应时间要求不高的设备数据监控和传输工作中。

NFC技术：与上述RFID技术类似的是，NFC技术也是通过无线频率中的电磁耦合方式进行信号传递，但是区别在于，NFC技术的传输范围比RFID技术的传输范围小，而且在各种非接触智能元件的兼容性方面要优于RFID技术。另外，NFC技术可以实现近距离的私密通信，因此该技术比RFID技术有更好的应用前景。

4国内煤矿安全监控系统未来发展方向

一方面，在煤矿安全生产中，由于生产作业的移动性特征，因此对无线输电的需求度很高。虽然目前煤矿井下作业环境有很多的输电线路和金属导体，但是这种输电形式在实际应用过程中输电线路会发生电磁辐射，金属结构积累电磁能量，通常以放电的方式进行释放。而井下易燃易爆气体一旦接触这些放电场，则极容易引发安全生产事故。为此，加快无线技术在煤矿安全监控系统中的应用是大势所趋。除了设备运行过程中的无线监控，在输电系统方面也需要加快无线技术的研究和应用步伐，比如传感器无线输电，这将是未来无线技术在安全监控系统中发展的一个重要方面。

另一方面，充分利用好生产设备或生产环境的监控信息，提高数据管理水平，提升国内数据开发和应用的能力。另外，针对煤炭行业的特征以及煤炭安全生产工艺的个性化需求，加快建立安全生产数据库，建立规范和标准，促进煤矿生产数据的共享，推动煤矿开发行业健康蓬勃发展。

5结语

煤矿安全监控系统应用的初衷是为了实施监测煤矿内部生产安全情况，是将多种现代化技术整合并应用与煤矿生产作业中，提高对井下环境变化的灵敏度，将煤矿生产风险隐患扼杀在萌芽中，从而避免安全事故的发生。随着通信技术的快速更迭，煤矿安全监控系统中的无线技术应用也将发挥出更多的潜在势能，推动煤矿生产早日走上数字化、系统化的管理道路，为实现煤矿企业转型升级，构建和谐社会贡献更多的力量。

参考文献

[1]无线传输技术在煤矿安全监控系统中的植入，王路，田慕琴，《中国科技纵横》，2017（13）

[2]无线传感器网络技术在煤矿安全监控中的应用，陈岩，《中央民族大学出版社》，2011

[3]经坊煤矿井下安全监控系统研究与设计，郭拥军，《煤炭与化工》，2018（04）