煤礦工作物聯網系統技術

　　國外運用無線通訊和計算機技術展開煤礦礦井處理的起步較早。1990年8月，美國安菲斯公司研制的一套可完結超低頻信號穿透巖層進行傳輸的無線急救通訊系統(PED，即PersonalEmergencyDevice系統)在悉尼附近的一所煤礦投入運用。上世紀90年代，跟著RFID(射頻辨認)技術的興起，國外加立刻這一領域的開展，并成功地將其運用到了井下人員定位監控系統中。除礦井人員處理以外，國外煤礦瓦斯監測技術開展時刻也比國內長，發達國家的煤礦監控系統廣泛可完結多參數連續測控，系統智能程度高，傳感器質量牢靠，運用壽命長，系統的牢靠性高，反映速度快。而國內現有的煤礦安全監控系統首要以聯網監測為主體，其首要由監測終端、監控基地站、通訊接口設備、井下分站、傳感器構成，首要辦法是在礦井下固定的本地設備各種監測傳感器，再通過長電纜將搜集到的數據傳到地上的監控基地站?？墒沁@么的系統存在布線難度大、環境適應性低、維護本錢高檔疑問。如今，將RFID、Zigbee等物聯網技術運用于煤礦安全處理中已成為新的重視熱門，其首要研討內容如下： 1、煤礦RFID頻段的選擇

　　如今通常將射頻辨認標簽的工作頻率從高到低分為三類：低頻段射頻標簽(30KHz-300KHz)，中高頻段射頻標簽(3MHz-30MHz)和超高頻與微波標簽(典型433MHz，2.45GHz，5.8GHz)。

　　國內有專家聯絡不一樣頻率的無線電波在煤礦井下巷道中的傳輸特性，對30多家公司出產的人員定位系統中的射頻收發系統進行了歸類對比，得出2.4GHz的基地頻率在抗衰減、前進速率、可用信道、傳輸距離等方面更簡單滿意煤礦安全的需要，并在此基礎上研制了根據2.4GHz的射頻收發系統。

　　在2008年多媒體和信息技術世界會議上有專家宣布了一篇煤礦藏聯網系統的論文。該系統由發射器和接受器構成。礦工帶有發射機，一旦事端發作，救援運用接收器來同UHF頻段的發射機溝通，通過查詢接收到的信號水平來區分方向。這個無線電模塊選用內置低噪聲放大器，數字濾波器，匹配網絡，RSSI和

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　　DDS+PLL頻率構成技術。這個系統運用433MHz工作頻率，以前進滲透性，高衍射性和長距離辨認。

　　此外，美國國家標準和技術研討院無線通訊技術小組的MichaelR.Souryal等人研討了一個多跳網絡的自動安頓的可行性。安頓進程建議選用實時測量鏈路，并考慮移動多徑式微環境以及無線電物理層的特征。原型系統是根據900MHzTinyOS支撐低速率數據的運用。

　　2、根據RFID的礦工身份辨認定位和環境監測

　　由于煤炭工作出產環境的特殊性，監管系統就需要應對并監測井下的惡劣環境。有文獻介紹了根據RFID技術計劃的煤礦安全智能化監控系統。該系統可以實時查看井中甲烷等有害氣體的濃度，對帶著RFID的井下工作人員和首要設備進行自動方位查看、身份辨認和信息處理。系統運用總線型拓撲結構的網絡進行數據的搜集和傳送，并運用監管基地的遠端PC完結閃現及存儲等功能，適用于各類環境下煤礦的安全處理。

　　其他，根據GIS和RFID的煤礦井下人員跟蹤定位與監控系統可以極好的處理井下人員的實時定位與監控處理等疑問，為井下救援與處理帶來極大便當，從而使中國的煤礦安全出產與事端救助更加標準與科學。有不少專家提出的RFID井下人員定位系統，運用地理信息系統供給一個電子地圖可視化窗口，以幫助定位系統就工人的方位更便當的處理。

　　在煤炭工作RFID標簽與傳感器接口標準與標準方面，如今常用的RFID世界標準首要只需用于動物辨認的ISO11784和ISO11785，用于非觸摸只能卡的ISO10536(Closecoupledcards)、ISO15693(Vicinitycards)、ISO14443(Proximitycards)，用于集裝箱辨認的ISO10374等，尚無煤炭工作RFID的標準。

　　3、根據Zigbee的煤礦無線傳感網

　　Zigbee是根據IEEE802.15.4協議的全球性通訊標準，根據這個協議規則的技術是一種短距離、低功耗的無線通訊技術，可以處理其時煤礦安全處理系統中存在的疑問，具有一定的市場前景。

　　如今，有不少研討根據Zigbee技術的無線傳感網絡與光纖通訊網相聯絡的煤礦安全監測及人員定位的系統。這些系統完結了井上人員實時監測井下區域的瓦斯濃度，并實時跟蹤定位井下人員，便當工作人員有效地處理礦井的安全工作。

　　4、UWB技術運用于礦井無線通訊系統

　　根據美國FCC對超寬帶(UWB，UltraWideBand)的界說，UWB是指相對帶寬(信號帶寬與基地頻率之比)大于20%或肯定帶寬大于500MHz。UWB極寬的頻譜和極低的發射功率，使UWB系統具有數據速率高、系統相對簡略、本錢和功耗低一級優點，特別是無載波UWB通訊辦法更使系統的本錢和功耗進一步下降。 UWB技術的這些特征非常適用于礦井通訊。在礦井中，由于頻譜的運用沒有嚴峻的約束，對數據速率的懇求也不很高，可以運用超寬帶信號頻帶寬的特征來交換傳輸距離。又由于功耗低，所以非常利于“本安型”電路的計劃。 UWB技術帶來了一種全新的通訊理念，將它用于煤礦井下無線通訊系統更是一種新的探索。UWB技術所具有的低功耗、高數據率、抗多徑能力強、系統復雜性低一級特征，可以極好地對礦井進行實時監測，尤其在水災、火災、塌方等惡性事端救生搶險中能起到至關首要作用。跟著UWB技術的不斷老練，在煤礦井下的運用將具有很大的開展前景。

　　徐州夾河礦“感知礦山物聯網GIS3.0系統”試運行，9月20日，在徐礦集團夾河煤礦調度室，翻開感知礦山物聯網GIS3.0系統，11個子項目就像一棵樹相同地彈了出來。用鼠標輕點一下，井下人員在哪個方位、礦車走到哪里等，都一目了然。通過近一年的盡力，該礦感知礦山物聯網演示工程一期項目試運行。 礦山物聯網是怎樣締造的?擔任工程計劃、締造的中礦智慧物聯網科技股份有限公司總經理周廷振介紹，工程的首要締造內容包括礦井信息化改造和礦山物聯網締造。礦井信息化改造包括：一是骨干網締造工程，締造井上、井下千兆工業英特網和調度指揮操控基地工業英特網;二是出產調度指揮基地軟硬件締造工程，增加相應的集群服務器、千兆工業英特網設備等;三是礦井各出產及輔佐系統的集成工程，完結遠程監控，減少井下操作人員;四是礦山集成途徑締造工

　　程，完結全礦井異構信息的集成3GGIS途徑;五是安全出產處理工程，完結煤礦瓦斯災禍猜想剖析。畢竟，運用無線傳感器網絡建立掩蓋煤礦井下，并與千兆工業英特網相聯絡的無線自組網系統，通過設備工況監測監控、災禍環境信息監測、人員定位、機車處理、語音通訊、工業電視等，構成完善的無線感知途徑。 在夾河煤礦調度室，工作人員馬朝金告訴記者，演示工程一期如今已在井下安頓了72個節點(畢竟要構成200多個點)，這些節點搜集的多功能信息，可通過井下千兆網傳到地上操控基地，在地上就可以知道井下人員、礦車、溫度、濕度、一氧化碳含量、甲烷含量、礦井氣壓、風速等有關信息。如點擊進入“井下人員定位監測系統”后，選擇部分、姓名，就可以查找到這自己的軌跡信息，既可以查看實時軌跡信息，也可以查閱前史軌跡信息。此外，井下的水泵何時敞開、變電所怎樣工作，煤礦機電科工作人員都能在地上以無線遠程遙控操作，做到無人值守。馬朝金說，下一步，只需帶上智能便攜儀及礦用手機，下礦人員不只可以精確定位，還能隨時打手機、發短消息。

　　演示工程成功查驗后，將會申報國家感知礦山核心技術專利和技術標準，搶奪國家在感知礦山物聯網推行運用方面的政策歪斜和扶持，以感知礦山物聯網技術在全國的廣泛運用，搶占全國感知礦山物聯網工業制高點