矿山无线安全监测预警系统设计及关键技术

金成

摘要：矿业在促进我国国民经济稳定发展中发挥了重要作用。随着信息时代的到来，信息技术在采矿过程中得到了广泛的应用。在采矿过程中，容易发生二氧化碳、一氧化碳中毒和机械故障，影响采矿安全。为了更好地保障矿山人员的生命安全，矿山企业应重视安全管理。安全监控系统采用现代信息技术，有利于提高采矿效率，更好地保证采矿安全性能。

关键词：矿井无线;安全监测;预警系统设计;关键技术;分析

1矿山安全监控系统概述

矿山以地下作业为主，整体作业环境相对较差。为了确保井下人员和设备的安全运行，有必要将安全监测系统应用到矿井中，采用先进的设备和技术，测量矿井下的工作环境，将结果传输到地面监测设备，维护人员的健康和安全。在经济发展的支持下，可以生产不同类型的设备，以满足设备的运行需要，促进技术和设备的发展。为了维护矿山安全，有必要建立一个以总体架构为固定值的监控系统。为了提高系统的运行效率，以三维方式作为监控系统的核心，对井下的静态参数、环境、设备性能和动态参数进行监控。通过计算机电子设备，可以保证数据信息采集的准确性，准确查询矿井空气循环率、负压参数和瓦斯参数。矿井监控系统，包括监控现场、电力传输控制器、传输端口、智能检测软件。通过技术、接口设备、软件、控制器等，可以建立一套完善的监控系统。

2矿井无线安全监测预警系统的设计思路

根据安全生产的要求，构建无线安全监测预警系统，实现以下功能：（1）智能数据传输网络。施工过程中，依托WIFI无线传感器网络，提供无线信号，实现安全监控信息的收发。（2） 安全监控信息的无线传输。在煤矿安全监测预警系统的运行中，采集的信息主要是人员信息和设备信息。根据监控要求，实现无线信息传输。通过配置与机械设备和人员匹配的无线终端，实现人员和设备的定位。（3） 无线语言通信系统和视频监控系统。在系统设计中，开发了具有语音功能的无线终端，实现了信息的无线收发。利用无线摄像机，采集各种图像，进行变换，使其成为网络数据调制信号，无线输出。在实际应用中，利用各种传感器采集数据信息，通过无线网络传输，利用预测系统进行数据分析，判断安全性，预测安全风险，制定整改措施并实施。

3矿井无线安全监测预警系统设计实例分析

3.1案例概述

根据安全监测的要求，构建了基于WIFI无线传感器网络的矿山环境安全监测系统。利用WIFI的高速传输优势，实现温度、湿度等各种参数的快速采集和转发。在实际应用中，无线路由器节点可以根据802.11协议快速组建adhoc网絡，协调传感器节点通信，整合各种监控数据信息，实现路由转发。从实际应用效果来看，WIFI通信技术具有组网能力强、成本低、速度快等优点，能够准确获取矿井内的温湿度变化情况，实现远程安全监控。结合该系统，进行了无线安全监测预警系统的设计与分析。

3.2总体系统结构

系统运行的目的是采集矿井温度、湿度数据，为生产管理提供依据。系统的核心是基于WIFI通信的无线传感器网络。一般来说，矿井中可以有多个矿井，矿井之间的距离很远。为了满足监控要求，构建了树形结构的安全监控系统。在监控系统中，传感器节点用于收集环境信息并将其传输给路由节点。路由节点采集各种数据，利用网关实现与监控中心的连接，实现无线路由转发，实现传感器节点组网和管理。网关节点专门负责收集和处理矿山数据和信息，并将其转发至监控中心。系统监控中心作为安全监控预警系统的终端，负责各种参数的汇总处理和远程监控。

3.3传感器节点的硬件设计

安全监测和预警功能的实现需要传感器节点的支持，完成传感器节点的各种参数的采集和组网，以及信息的发送和接收。在硬件设计中，不仅要考虑传感器节点的参数采集、功耗等要求，还要考虑使用环境和数据传输距离，做好综合控制工作。综合分析，最终设计的无线传感器方案内容如下：（1）设计微处理器模块，作为终端节点信息处理和控制的核心。（2） 设计WIFI模块作为数据传输通道，支持终端和路由节点之间的数据传输。在实际应用中，通信采用802.11协议实现。（3） 所设计的传感器模块配有温度传感器和湿度传感器，用于采集各种数据。（4） 设计的电源模块主要为系统供电。

3.4软件设计

设计监控中心软件，具体负责系统参数设置和实时监控，通过传感器采集各种数据，处理和显示数据。软件建设，采用B/S结构，基于NETFramework平台，进行软件设计与开发，本程序在VisualStudio2013环境下进行编写。利用WIFI通信网络和互联网接入，支持各类终端设备接入安全监控中心，如手机，实时获取安全监控和预警信息，提高安全生产管理和维护水平。

4矿井无线安全监测预警系统的关键技术

4.1无线技术

以无线传感器为基础，构建无线通信网络，将地面数据中心、地面安全监控系统和井下安全监控系统集成，构建矿井无线安全监控预警系统，实现安全生产的实时监控。在具体设计中，结合安全监测的实际需要和要求，建设安全监测系统和安全预警系统，通过收集温度、湿度和设备运行状态等信息，进行安全分析，检查安全风险，然后实现安全监控和预警。

4.2智能终端技术

建立安全预警的安全监控系统。要想充分发挥系统的作用，需要配置终端设备，实现信息的实时传输，以便及时接收预警信息，落实安全措施。这需要终端智能技术的支持。安全检查员和地面管理人员等使用终端设备APP进入安全数据中心，获取安全生产信息。根据发布的预警信息，借助GIS技术或GPS技术，可以实现安全风险的精确定位，快速发现安全隐患。

5结论

在采矿过程中，安全管理非常重要，安全管理不仅会影响采矿效率，而且还能减少采矿过程中安全事故的发生。现代矿山安全监控系统已广泛应用于矿山安全管理中。矿山监控系统可以实时监控矿山环境，帮助矿山安全管理人员及时发现开采过程中的异常情况。矿山监控系统也有利于提高矿山安全管理的现代化水平，可以更好地保证矿山的安全开采。在未来的发展过程中，矿业单位要扩大安全监控系统的应用范围，加强安全管理人员的培训，从而推动我国矿业工作朝着智能化、现代化方向发展，也要更好地保证矿业企业的发展质量。

参考文献

[1]何衍兴.金属矿山主提升设备安全监测与预警系统研究[D].中国地质大学，2010.