煤矿工作物联网系统技术

　　国外运用无线通讯和计算机技术展开煤矿矿井处理的起步较早。1990年8月，美国安菲斯公司研制的一套可完结超低频信号穿透岩层进行传输的无线急救通讯系统(PED，即PersonalEmergencyDevice系统)在悉尼附近的一所煤矿投入运用。上世纪90年代，跟着RFID(射频辨认)技术的兴起，国外加立刻这一领域的开展，并成功地将其运用到了井下人员定位监控系统中。除矿井人员处理以外，国外煤矿瓦斯监测技术开展时刻也比国内长，发达国家的煤矿监控系统广泛可完结多参数连续测控，系统智能程度高，传感器质量牢靠，运用寿命长，系统的牢靠性高，反映速度快。而国内现有的煤矿安全监控系统首要以联网监测为主体，其首要由监测终端、监控基地站、通讯接口设备、井下分站、传感器构成，首要办法是在矿井下固定的本地设备各种监测传感器，再通过长电缆将搜集到的数据传到地上的监控基地站。可是这么的系统存在布线难度大、环境适应性低、维护本钱高档疑问。如今，将RFID、Zigbee等物联网技术运用于煤矿安全处理中已成为新的重视热门，其首要研讨内容如下： 1、煤矿RFID频段的选择

　　如今通常将射频辨认标签的工作频率从高到低分为三类：低频段射频标签(30KHz-300KHz)，中高频段射频标签(3MHz-30MHz)和超高频与微波标签(典型433MHz，2.45GHz，5.8GHz)。

　　国内有专家联络不一样频率的无线电波在煤矿井下巷道中的传输特性，对30多家公司出产的人员定位系统中的射频收发系统进行了归类对比，得出2.4GHz的基地频率在抗衰减、前进速率、可用信道、传输距离等方面更简单满意煤矿安全的需要，并在此基础上研制了根据2.4GHz的射频收发系统。

　　在2008年多媒体和信息技术世界会议上有专家宣布了一篇煤矿藏联网系统的论文。该系统由发射器和接受器构成。矿工带有发射机，一旦事端发作，救援运用接收器来同UHF频段的发射机沟通，通过查询接收到的信号水平来区分方向。这个无线电模块选用内置低噪声放大器，数字滤波器，匹配网络，RSSI和

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　　DDS+PLL频率构成技术。这个系统运用433MHz工作频率，以前进渗透性，高衍射性和长距离辨认。

　　此外，美国国家标准和技术研讨院无线通讯技术小组的MichaelR.Souryal等人研讨了一个多跳网络的自动安顿的可行性。安顿进程建议选用实时测量链路，并考虑移动多径式微环境以及无线电物理层的特征。原型系统是根据900MHzTinyOS支撑低速率数据的运用。

　　2、根据RFID的矿工身份辨认定位和环境监测

　　由于煤炭工作出产环境的特殊性，监管系统就需要应对并监测井下的恶劣环境。有文献介绍了根据RFID技术计划的煤矿安全智能化监控系统。该系统可以实时查看井中甲烷等有害气体的浓度，对带着RFID的井下工作人员和首要设备进行自动方位查看、身份辨认和信息处理。系统运用总线型拓扑结构的网络进行数据的搜集和传送，并运用监管基地的远端PC完结闪现及存储等功能，适用于各类环境下煤矿的安全处理。

　　其他，根据GIS和RFID的煤矿井下人员跟踪定位与监控系统可以极好的处理井下人员的实时定位与监控处理等疑问，为井下救援与处理带来极大便当，从而使中国的煤矿安全出产与事端救助更加标准与科学。有不少专家提出的RFID井下人员定位系统，运用地理信息系统供给一个电子地图可视化窗口，以帮助定位系统就工人的方位更便当的处理。

　　在煤炭工作RFID标签与传感器接口标准与标准方面，如今常用的RFID世界标准首要只需用于动物辨认的ISO11784和ISO11785，用于非触摸只能卡的ISO10536(Closecoupledcards)、ISO15693(Vicinitycards)、ISO14443(Proximitycards)，用于集装箱辨认的ISO10374等，尚无煤炭工作RFID的标准。

　　3、根据Zigbee的煤矿无线传感网

　　Zigbee是根据IEEE802.15.4协议的全球性通讯标准，根据这个协议规则的技术是一种短距离、低功耗的无线通讯技术，可以处理其时煤矿安全处理系统中存在的疑问，具有一定的市场前景。

　　如今，有不少研讨根据Zigbee技术的无线传感网络与光纤通讯网相联络的煤矿安全监测及人员定位的系统。这些系统完结了井上人员实时监测井下区域的瓦斯浓度，并实时跟踪定位井下人员，便当工作人员有效地处理矿井的安全工作。

　　4、UWB技术运用于矿井无线通讯系统

　　根据美国FCC对超宽带(UWB，UltraWideBand)的界说，UWB是指相对带宽(信号带宽与基地频率之比)大于20%或肯定带宽大于500MHz。UWB极宽的频谱和极低的发射功率，使UWB系统具有数据速率高、系统相对简略、本钱和功耗低一级优点，特别是无载波UWB通讯办法更使系统的本钱和功耗进一步下降。 UWB技术的这些特征非常适用于矿井通讯。在矿井中，由于频谱的运用没有严峻的约束，对数据速率的恳求也不很高，可以运用超宽带信号频带宽的特征来交换传输距离。又由于功耗低，所以非常利于“本安型”电路的计划。 UWB技术带来了一种全新的通讯理念，将它用于煤矿井下无线通讯系统更是一种新的探索。UWB技术所具有的低功耗、高数据率、抗多径能力强、系统复杂性低一级特征，可以极好地对矿井进行实时监测，尤其在水灾、火灾、塌方等恶性事端救生抢险中能起到至关首要作用。跟着UWB技术的不断老练，在煤矿井下的运用将具有很大的开展前景。

　　徐州夹河矿“感知矿山物联网GIS3.0系统”试运行，9月20日，在徐矿集团夹河煤矿调度室，翻开感知矿山物联网GIS3.0系统，11个子项目就像一棵树相同地弹了出来。用鼠标轻点一下，井下人员在哪个方位、矿车走到哪里等，都一目了然。通过近一年的尽力，该矿感知矿山物联网演示工程一期项目试运行。 矿山物联网是怎样缔造的?担任工程计划、缔造的中矿智慧物联网科技股份有限公司总经理周廷振介绍，工程的首要缔造内容包括矿井信息化改造和矿山物联网缔造。矿井信息化改造包括：一是骨干网缔造工程，缔造井上、井下千兆工业英特网和调度指挥操控基地工业英特网;二是出产调度指挥基地软硬件缔造工程，增加相应的集群服务器、千兆工业英特网设备等;三是矿井各出产及辅佐系统的集成工程，完结远程监控，减少井下操作人员;四是矿山集成途径缔造工

　　程，完结全矿井异构信息的集成3GGIS途径;五是安全出产处理工程，完结煤矿瓦斯灾祸猜想剖析。毕竟，运用无线传感器网络建立掩盖煤矿井下，并与千兆工业英特网相联络的无线自组网系统，通过设备工况监测监控、灾祸环境信息监测、人员定位、机车处理、语音通讯、工业电视等，构成完善的无线感知途径。 在夹河煤矿调度室，工作人员马朝金告诉记者，演示工程一期如今已在井下安顿了72个节点(毕竟要构成200多个点)，这些节点搜集的多功能信息，可通过井下千兆网传到地上操控基地，在地上就可以知道井下人员、矿车、温度、湿度、一氧化碳含量、甲烷含量、矿井气压、风速等有关信息。如点击进入“井下人员定位监测系统”后，选择部分、姓名，就可以查找到这自己的轨迹信息，既可以查看实时轨迹信息，也可以查阅前史轨迹信息。此外，井下的水泵何时敞开、变电所怎样工作，煤矿机电科工作人员都能在地上以无线远程遥控操作，做到无人值守。马朝金说，下一步，只需带上智能便携仪及矿用手机，下矿人员不只可以精确定位，还能随时打手机、发短消息。

　　演示工程成功查验后，将会申报国家感知矿山核心技术专利和技术标准，抢夺国家在感知矿山物联网推行运用方面的政策歪斜和扶持，以感知矿山物联网技术在全国的广泛运用，抢占全国感知矿山物联网工业制高点