在我国煤矿开发过程中,所运用到的煤矿安全监测系统主要为有线方式检测参数,同时实现检测数据的传输的一系列任务,然而所应用的有线监测系统,可能会有一部分地点及重点区域,因为存在监控死角,而无法进行有效的监管及操作。因此,一旦有线网络受到外来攻击,就可能使整个系统出现故障或者是破坏,这将会导致整个安全监测系统陷入瘫痪,从而无法满足煤矿开采集成的过程中,对于安全监测以及及时通信的一系列需求。也因此,在煤矿井下安全监控系统当中,必须引入具备有较高灵活结构、具备有较强拓展性,能够保证数据传输安全可靠的无线传感网络通信技术。
1.在煤矿安全监测系统架构时遵从的原理
正因为我国地域辽阔,同时富含煤矿的地区占地面积较广,也因此,煤矿开采企业无论是从经济性还是实用性角度出发,都必须在井上使用CAN总线网络,直接的将所收集而来的信息进行数据传输,而在井下,则必须应用无线传感网络技术,从而能够准确的通过监控获取巷道内部的环境参数以及人员实际位置的一系列参数。也因此,在实际煤矿安全监测系统正常运行的过程当中,井下需要主要以中心管理节点为中心,即中继器节点为中心,从而形成一个排布比较紧密的局部无线传感网络,这样一来,中继器节点就是唯一的中心控制点,之后再完成通信工作。也因此,在煤矿安全监测系统架构过程中,必须要求所遵从的网络控制协议为开发比较成熟的主从式无线网络控制协议。此外,还必须要求低端阶段具备有更高的无线通信模块的需求,从而降低功能消耗,此时,即使某一个终端节点不能正常工作时候,却也不会因为该节点的故障,而影响到整个网络安全监测系统的正常应用,同时,应用该协议,还能够方便之后系统的重新布设工作。因此,如果某一个固定的中继器节点因为受到攻击而无法工作,系统则会直接的将自己组织协议启动起来,利用无线应急通信网络。也因此,通过在煤矿安全监测系统设计下的过程中应用无线传感网络,能够使整个煤矿安全监测系统具备有更高的优势以及特点,也因此该技术能够更好的应用于煤矿井下安全监控过程中。
2.无线传感器网络的概述
(1)特点
根据如今无线传感系统网络的实际应用情况来看,其除了区域内有传统的ad-hoc网络的特点之外,还包括了多条动态以及自身的组织特点。除此之外,无线传感器的网络还具备有自身的独特优势,而其中传统的网络ad-hoc作为一种无线局部网络,其主要组成部分为多个节点,从而能够在多个节点的基础之上,及时的传输同服务质量相符合的多媒体信息流。此外,在传统的ad-hoc网络当中,其所包含的所有节点都具备有移动功能,同时又因为网络的结构较为复杂且变化多端,因此,想要发挥所有节点的功能,则必须要求电量持续供电。而通过运用无线传感器网络代替传统的ad-hoc网络,就能够使得该系统更为先进能够实现传统ad-hoc网络的全部功能。此外,还能够控制监测以及无线通信,又因为其具备有多个传感器节点,同时节点的分布密度程度更高,能够更好更快的传递信息流。
(2)无线传感器的网络结构
根据无线传感器的网络结构而言,其主要由数据链路层、物理层、网络层、应用层以及传输层等5个部分共同组成,而在网络结构过程中,其主要涉及到的为三方面的管理,主要分为任务管理、能量管理以及移动管理等三个管理功能。而对于这三个管理功能进行分析,主要如下:应用层主要负责应用管理,其主要功能是直接的将检测任务分配到与子网相关联的传感器的各个节点中;而移动管理,主要是能够应用于数据链路层以及网络层中,主要的是负责做好能量以及移动管理这两项工作;而物理层还必须做好能量管理,但是在物理层中并不多考虑任务管理以及移动管理两方面内容。
3.在无线传感器网络技术之上进行煤矿安全监测系统的设计工作
(1)系统节点子系统
在实际设计煤矿安全监测系统的过程当中,则必须根据各个节点子系统,从而完成整个安全监测系统的功能。此外,因为无线传感器网络本身受到一定的限制,能够直接的将节点子系统分为节点定位模块、路由选择模块、节点感知模块及无线铜线模块。其另外的内容也包括了管理单元信息处理以及电源等三个部件,相比于节点感知模块,其基本作用以及具体功能是能够直接的应用该模块直接的将矿井下面同工作人员及设备安全等有关的问题及信息进行感知以及收集,而上面所提及的安全问题,主要的包括井下所有的危险成分及有害成分,还包括了通风设备通风状况、各种机械设备的运行状况等等,通过实时监测这多种方面,并且在出现紧急情况时,控制该节点感知模块,实现井下有关电子机械设备及产品的断电,以保证设备等不受损坏,而在本系统节点子系统设计过程中需要监测到多项有关参数,主要的包括了系统设计过程中应用到的多种类型的传感器以及多种方面的形式有关参数。而在该子系统设计过程当中,其主要内容在于对信息进行处理及管理单元的设计,通过该管理单元能够实时处理感知模块所采集以及感知到的有关数据,进行信息处理,进而进一步的控制无线通信模块,实现节点定位模块的实际定位功能。
(2)地面监控中心
在井下系统当中所应用到的地面监控中心,主要的是负责对于在地面所采集到的有关数据进行分析、处理、统计同时之后进行数据的显示以及储存等一系列工作。在此时,需要用户对应该监控无线传感器网络的需求进行研究,同时在地面监控中心实际设计过程中,研究人员主要负责监控平台、网关服务器、网络服务器以及语音处理平台和数据服务器等有关内容的设计。而且基本的功能是能够通过实时的监控煤矿安全监测窗口,从而对于各个煤矿地下节点中的瓦斯浓度进行监测以及感知,通过监测窗口,还能够直接的将井下当中与安全有关的危险的震动强度及风速等有关安全措施的指标显示出来。其中语音处理平台主要的是接收井下所传达出来的语音呼叫信息,同时呼叫井下工作语音节点,从而及时的实现人物的调度以及工作指令的发布等一系列内容。而网络服务器主要的是直接的将防火墙连接到其余有关的外部网络当中,从而将煤矿底下的实际工作状况直接的传达到上级部门显示屏当中,以帮助煤矿管理人员及时进行决策。服务器的主要功能是主要的,这样网管数据以及有关网络的拓扑结构进行接收,同时根据网络传输控制协议及管理协议等有关的制度显示,实施的管理井下工作过程中实际网络拓扑的传输控制。
4.结束语
在如今煤矿开采及生产工作进行过程中,为了有效的保证开采过程中的安全性,就必须将安全监测系统应用于煤矿当中,从而实现煤矿安全检测设计目标。而想要设计出性能良好且适用性强的煤矿安全检测系统,还必须有效的利用无线传感器网络,从而提高整体煤矿安全监测系统多方面的功能。因此在安全检测系统的设计过程中,需要将无线传感器网络融入到其中,以合理的监测煤矿实际生产状况,保证煤矿生产安全。
摘要：根据如今煤矿当中所配备的有关安全监控系统中所存在的主要困难以及检测盲区等一系列问题,将无线传感网络应用于其中,它能够充分的利用传感网络所具备的良好容错线以及灵活的结构,具备更低功耗的一系列功能,从而使无线监测系统能够直接的将井上CAN总线以及井下无线通信相结合,直接的将采集到的煤矿开采数据,传达到监控中心,之后通过使用PEC纠错算法,使得整个安全检测系统在数据传输过程中具备了更高的可靠性。此外,又因为该安全检测系统具备有良好的抗毁能力,能够进一步的保障煤矿开采及生产过程中工作人员的人身安全。
关键词：无线传感网络,煤矿安全监测系统,设计
参考文献
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