时间：2022-04-10 10:31:08
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摘要：众所周知能源工业是国家经济发展的命脉，然而我国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，尤其是重、特大伤亡事故频繁发生。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数。其中有很多诱发因素，但各煤矿生产企业安全监测设备不完备、管理手段落后是造成事故频发的重要原因之一。本文主要介绍了瓦斯防治导航监控管理主要内容及瓦斯安全监控设备安装时的要求及技术管理，最后展望了煤矿瓦斯监控系统的发展趋势。
关键词：煤矿；瓦斯；监测系统
1、引言
我们都知道瓦斯灾害是煤矿生产中的主要灾害之一，一方面为了满足国民经济快速发展对煤炭能源的强劲需求，国内煤矿开采强度普遍增大；随着开采深度向深部延深，多数矿井由原来的低瓦斯矿井转变为高瓦斯或瓦斯突出矿井，这是近年来我国煤矿瓦斯事故多发的客观原因之一；另一方面国内几起重大瓦斯事故的原因分析表明，瓦斯防治管理方面存在的缺陷也是导致瓦斯事故频繁发生的重要原因。因此瓦斯治理就成为煤矿安全生产的重点与难点。那么如何运用信息技术改善瓦斯防治管理手段、提升瓦斯管理水平，已经成为我国煤矿安全生产的迫切需求。
2、瓦斯防治导航监测管理主要内容
什么是煤矿瓦斯安全监控系统呢？所谓煤矿瓦斯安全监测系统 是指利用信息管理、计算机网络等技术对矿井甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、风速、风压、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停等实施远程动态监控管理，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统。
目前,我国煤矿多数矿井都装备了瓦斯安全监测系统。同时随着电子技术、计算机软硬件技术的发展和企业自身发展的需要，煤矿安全综合信息化网络监测管理应用系统等到了快速发展。人们就可以通过安全监测系统来分析判断、提醒和报警实现生产矿井瓦斯防治导航的技术，来确保煤矿系统的安全运行。 瓦斯防治导航监控管理主要有以下内容：
（一）监测系统监控管理内容
监测系统以采掘工程平面图为基准，新建添加各种监控传感器及必备的监控内容，设计有传感器说明牌、传感器监测表，对监测数据进行定性、定量分析、评价的监测表，实现对监测传感器的定位管理，对监测数据、监控区域的预测、预报、预警，判断更直接、快速。
（二）通风系统主要设施监控管理内容
通风系统以采掘工程平面图为基准，新建添加各种通风设施，设计有设施说明牌、设施监测表，对通风设施监测数据进行定性、定量分析、评价的监测表，实现对通风系统设施管理的预测、预报、预警，根据授权进行签名评价、消警、处理，消除安全隐患及导航系统报警信号。
（三）采掘生产系统主要监控管理内容
在数字化的采掘工程平面图上对采煤工作面和掘进工作面的适时位置进行活化处理，根据其推进度按时更新，系统将根据其更新的适时位置线对推进前方影响区域内瓦斯情况进行分析、评价、预测、预报、预警。
（四）瓦斯地质信息监控管理内容
瓦斯地质以采掘工程平面图为基准，划出高瓦斯区、高瓦斯带、突出威胁区、突出危险区，随采掘工作面推进按监测表要求，随时进行预测、预报、预警。
3、瓦斯安全监控设备安装时的要求及技术管理
煤矿企业在对瓦斯安全监测设备安装时必须符合以下要求：
①瓦斯监控装备必须具有煤安标志，设备下井前必须经过调试、校正，检查合格后方可使用。对于没有煤安标志和合格证明的设备一律不准下井和安装使用。
②监控设备必须按设计要求进行安装，各项技术参数的取值也必须符合设计要求。
③监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。
④电缆要求：本质安全型监控装备其输出本质安全型部分可不按防爆要求管理，但其关联设备仍要按防爆要求管理。
⑤井下主机或分站应安设在支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或峒室内，且距巷道的底板距离不得小于300mm。
⑥传感器必须垂直悬挂。
⑦设备安装完毕经过调校，测试合格，由瓦检员、安装人员、施工单位共同在安装申请单上签字，然后移交给施工单位使用和保管。
加强瓦斯监控设备的技术管理
①矿井技术人员要充分利用计算机数据库的监测资料，定期组织分析，查找瓦斯超限或设备故障的原因，制定针对性的措施，以确保安全生产。
②加强技术资料管理。技术人员要经常收集整理各种瓦斯监控技术资料，并分门别类进行建档。
③配齐瓦斯监控人员，强化培训、提高素质、确保瓦斯监控工作的正常开展。安装、维修及监控室值室人员必须经过专业培训并经考试合格后挂证上岗，不合格的不得上岗。
4、煤矿瓦斯监控系统的发展趋势
①智能化自检功能
系统故障自检功能向智能化发展，具有对故障的智能分析、判断功能，改变系统自检功能单一、简单的情况，做到系统常见的软件和硬件故障都能通过门检功能进行判断， 从而缩短故障处理时间，更好地保障矿井安全生产。
②规范通信协议
通信协议不规范的后果是造成设备购置重复， 不能随意进行软硬化升级的改造。制定统一的专业技术标准，对促进矿扑监控技术发展和系统的推广应用具有十分重要的意义。
③实现监控信息网络化
根据监控系统网络化管理的需要， 监控系统的实时监控信息被网络共享，系统应用软件按统一的格式向外提供监测数据，每一台在网远程终端都可以共享监控信息， 为决策和管理层提供决策依据。
④传感器技术得到改善，将开发出高品质的传感器
未来的高性能传感器的寿命、抗高浓冲击性能、抗中毒性能将会得到改善。
5、结论
总之，瓦斯安全监测系统是领导煤矿安全生产决策提供科学可靠的第一手材料，是及时协调和正确指挥生产的重要途径。充分发挥煤矿瓦斯监测的重要作用，有效遏制煤矿重特大瓦斯事故的发生，规范瓦斯监测系统的运行管理，从而真正发挥监控系统在 “一通三防”中的作用，保证瓦斯监测系统正常运行，能够使煤矿安全生产得到进一步提高。
【摘 要】自2000年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续在装备矿井监测监控系统。系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率，同时也为该技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理提出了更高的要求。
【关键词】煤矿安全；监测；改进
1、煤矿安全生产监测监控系统组成
系统由早期的地面单徽机监侧监控已发展成为网络化监测监控。其主要由监测终端、监控中心站、通信接口装置、井下分站、传感器组成。
监测终端：主要监侧煤矿井下各种有毒有害气体及工作面的作业条件。如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。
监控中心站：主要监控井上、下主要生产环节的各种生产参数和重要设备的运行状态今数，如煤仓煤位、水仓水位、供电电压、供电电流、功率等模拟量；水泵、提升机、局扇、主扇、胶带机、采煤机、开关、磁力起动器运行状态和参数等。中心站软件具有侧点定义功能；具有显示测量参数、数据报表、曲线显示、图形生成、数据存储、故障统计和报表、报告打印功能。
井下分站：尽管各厂家的监控系统井下分站形式多样，但基本上具备了如下功能：
开机自枪和本机初始化功能：通信侧试功能：分站设程控功能（实现断点仪功能、风电瓦斯闭顿功能、瓦斯管道监侧功能和一般的环境监侧功能等）；死机自复位功能且通知中心站；接收地面中心站初始化本分站参数设里劝能（如传感器配接通道号、量程、断电点、断电点、报普上限和报替下限等）：分站自动识别配接传感器类型（电压型、电流型或频率型等）：分站本身具备超限报苦功能；分站接收中心站对本分站指定通道输出控制继电器实施手控操作功能和异地断电功能。
传感器：传感器的稳定性和可靠性是煤矿监侧监控系统能正确反映被侧环境和设备参数的关键技术和产品。目前国内生产和用于煤矿监侧监控系统的传感器主要有瓦斯、一氧化碳、风速、负压、温度、煤仓煤位、水仓水位、电流、电压和有功功率等模拟量传感器，以及机电设备开停、机电设备馈电状态、风门开关状态等开关量传感器，以上传感器的开发和应用基本满足了煤矿安全生产监测监控的需要，但国产传感器在使用寿命、调校周期、稳定性和可靠性方面与国外同类产品相比还有很大差距，某些传感卷（如瓦斯传感器）的稳定性还不能满足用户的需要。
2、移动井下人员定位技术和定位功能模块
井下作业人员的流动性大以及工作环境复杂，一旦事故发生，井下人员的确切数量以及每个人所处的具体位置都很难确定，从而给营救工作带来极大困难，常常会延误营救的最佳时机并造成严重后果。另外，一旦意外事故发生遇难人员的具体位置不能确定，导致发生被困人员生死不明的情况。同时，为了避免挖掘中对人员的伤害便不能使用大的机械设备进行救援，从而导致救援进展缓慢。如果能够确定井下工作人员的确切位置便将会大大加快救援的进度，这样就有可能营救出更多的人员，从而把损失降到最低的限度。
1）系统定位方法和定位模块
井下定位系统的采用集中的定位方式由管理中心进行定位。
定位步骤如下：首先布设网关和参考节点，保持网关之间的距离，再布设一些位置已知的参考节点保证每个移动节点至少要处于多个参考节点的射频信号覆盖范围之内。
欲定位时首先确定当前节点相对于参考节点之间的位置，因参考节点的位置把移动节点相对参考节点的位置和参考节点的绝对位置相加，即可得到该移动节点的绝对位置。具体定位步骤如下：首先进行移动节点的相对定位来确定移动节点相对于参考节点的位置。采用的测距技术为无线电信号强度和无线电信号覆盖关系相结合的技术。
RSSI测距是指无线射频通信时，节点所接收到的射频信号强度是随距离衰减的，采用信号强度随距离衰减模型并不增加额外装置。
距离测量是节点定位时，通过检测相邻参考节点的无线信号强度来计算它们信号强度之比，利用RSSI计算出该员工到多个参考节点的距离。
位置计算指的是移动节点根据所计算得到的距离值，根据两点、三边以及三角测量法等方法，计算出该节点距离最近的网关的二、三维距离，从而实现了移动节点相对于参考节点的定位。
2）基于无线传感器网络的井下人员实时定位系统
目前，井下定位一般采用射频识别卡（RFID）的方式。员工随身携带写有唯一编号的电子射频识别卡，巷道的询问装置发射询问信号接收员工电子识别卡的应答信号从而实现员工的定位。
这种定位系统存在诸多问题，首先是定位精度低，它的定位精度取决于巷道询问装置间的距离，一般的电子识别卡定位方式中巷道询问装置的距离是几十米的量级定位精度，不能精定位便对于紧急情况的救援只能提供有限的帮助。另外射频卡一般是被动卡，从而只能应答固定的询问。在发生意外时员工仅仅依靠电子识别卡仅能确定事故发生之前的大概位置而不能与巷道询问装置进行双向通信。
3、用于煤矿生产安全实时监控子系统管理平台
基于已有的通用管理信息系统，针对煤矿生产安全监控的特殊需求为煤矿管理者定制开发一个监控管理信息系统，该系统具有用户认证数据管理、数据查询以及实时监控等多项功能。配置了针对矿井应用的专用无线传感器网络，用于数据管理的数据库服务器和便于信息共享的Internet服务器。适用于各类气体以及人员位置监控的现代化管理系统。本项目中的监控系统能够提供基于GIS的和采用自定义条件方式的查询、统计和报表功能。提供对所有监测信息的数字信息、图像或视频的实时监视。整个监控系统采用模块化的设计方法，能够随着需求的变化增加新的功能从而不断地进行完善具有良好的可扩展能力。
4、技术趋势
传感器网络有着巨大的应用前景和发展空间，被认为是将对21世纪产生巨大冲击的技术之一。传感器网络以一种新的无处不在的主动式计算模式推动科技发展和社会进步已成为国家竞争的焦点，从而关系到国家政治、军事和社会安全等诸多方面。发展具有自主知识产权的传感器网络技术，完成推动新兴传感器网络产业化的跨越式发展，对于我过在21世纪的国际战略地位具有领先地位至关重要意义。
摘 要 煤矿安全信息远程监测系统正变得越来越复杂，对数据的实时性、完整性和正确性，尤其是对实时数据响应的快速性、对监测环境的远程遥控能力提出了更高的要求。文章介绍了一种基于物联网的多部门、多层次煤矿安全信息远程监测系统，较为详细地介绍了系统的总体设计、软硬设计、数据传输程序设计及信息安全设计。该系统具有数据传输实时、完整、正确、遥控性能较好、数据处理和存取快速、系统可扩充并灵活支持扩展应用等特点,便于管理层快速、及时、准确地获取生产数据，提高决策科学性。
关键词 煤矿安全 监测系统 物联网 传感器网络
1 前言
煤炭作为我国重要的能源之一，在国民经济发展中有着至关重要的地位。然而，在我国煤矿企业管理过程中，安全问题尤为突出。安全与生产的关系是相辅相成的，只有创造一个稳定、安全的生产环境，才能保障更高的生产效率，才能带来更多的经济效益。
安个与生产的问题不只是煤矿企业高度重视的对象，所有的矿山开采企业都必须认真考虑。传统的人工苦力开采己经不再存在，智能化开采技术已经实现部分环节由机器设备代替人工，这也是减少矿一山事故人员伤亡的措施之一。随着矿山开采深度的增加，高地应力、高温等问题也随之而来，使开采作业遇到一系列难题，这就要求智能技术必须不断的提高。现如今，基于数字化、信息化与集成化，对井下部分作业过程和环境状况进行实时监测、分析，实现了计算机网络管理智能化。
引入物联网技术，应用到矿山安全管理过程中，通过嵌入在各种设备中的传感器采集其运作信息，并对这些信息进行处理和共享，实现煤矿企业所有工作人员之间、工作人员与运转设备之间及所有运转设备之间的智能化管理，打造一个先进的智慧矿山。
物联网在矿山方面的应用发展正处于初级阶段。2010年3月，徐州市提出基于矿区智能化的“感知矿山”的概念，政府与中国矿业大学合作建立了感知矿山工程研究中心，成为物联网应用的一个重要研究领域。它通过物联网技术，实现对真实矿一山的可视化、智能化和数字化。其目的在于将矿山的地理、地质、生产、安全管理、产品加工、运销等各种综合信息进行数字化，将感知、传输、信息处理及智能云计算等物联网技术与现代采矿、矿物加工等技术相互紧密结合，以实现详尽地动态地描述并控制矿山生产与运营的安全过程，解决矿山瓦斯爆炸、透水事故等各种灾害预防的难题。
“感知矿山”不仅能够提高矿山的安全管理水平，它更多的是能够增加生产，利用信息、网络等技术感知并监控矿区运煤皮带、煤仓、变电站等各个生产相关系统，很大程度上提高了矿区的自动化生产水平。实施“感知矿山”的重点是将与安全生产相关的感知层设备接入网络。在矿区建设生产过程中，所使用的传感器生产厂商不一，协议接口也就不一致，更甚者，在早期建设的项目中，有些设备是没有智能接口的。总之，全而感知矿山的基础就是将设备全面接入传感网络对矿区进行多层次实时监测。
2 系统组成
系统总体采用分布式架构，如图1所示，将视频监控与语音对讲等数据采集和通信系统结合，实现系统内预警、报警与视频监控、数据采集及控制系统的联动，提高矿井的安防水平和快速反应能力。整个远程监测系统采用井下分控、矿区总控、各级安全监管机构三级构架组成的多层监测模式。各级安全监管机构可实时查看所辖矿区的安全生产情况数据。每个矿区设一个总控室对各矿井进行管理，各矿井设分控室对应矿井内各种传感数据进行分析和管理。
传输网络：各级安全监管机构和各矿区之间通过监控专网连接；各矿区内分控与总控之间采用专用IP网络连接；
前端系统：分控室前端采取模数结合、集中编码的方法，按自成系统、独立管控（含控制、存储）的要求来构成。前端系统能独立完成安防及数据采集系统的所有基本功能。
总控系统：由于前端系统功能较强大和完善，总控系统就显得相对简单，总控室的任务可根据实际现场情况向更重要的目标转移，使系统更具针对性和实用性。本设计采用网络监控、VGA上墙，屏幕墙采用两个由4×46寸液晶屏的拚屏屏幕墙；
传感器系统：分控部分集成了瓦斯、压力、光纤（用于监测顶板应力、应变、弯曲、裂缝、蠕变及位移等参数变化）、漏电检测传感器、温度、气体、湿度等等多种传感器，实现对井下生产运行数据的全局监控。
对讲系统：总控室与岗楼、门卫值班室、各分区分控室配备相应的对讲系统。系统为总线制的二级网联结构，具备全双工呼叫对讲、任意一点一址监听、任意一点一址（或多址、全址）广播、与视频的联动报警等功能。
2.1 硬件系统设计
井下分控单元需要将各个传感器采集的数据进行基本处理和传输，根据这一需求和井下具体环境的影响，本文采用基于ZigBee的无线传感器自组织网络技术，已经不同传感器应用形式和环境，将井下传感器均做成传感器节点的形式实现数据采集与基本处理功能。 基于ZigBee的传感器单元硬件组成如图2所示，包括电源模块、无线收发模块、接口电路、串口模块、传感器、微处理器等。考虑到zigBee模块要需要安装ZigBee协议栈，微处理器需要自带一个一定容量的可编程flash存储器，因此ZigBee模块的微处理器需要采用8位或16位的高性能单片机。
2.2 软件系统设计
传感器单元的软件设计主要包括，模块的定义、系统参数初始化设置和模块功能实现三个部分。模块定义主要根据应用要求定义模块是FFD还是RFD，从而确定节点的性质和软件内核的规模。系统参数初始化主要进行协议栈的配置，参数初始化流程如图3所示。首先定义系统的时钟信号，然后定义ZigBee芯片所连接的MCU类型和型号，接下来定义通信模块性质，即通信模块是全功能节点还是精简功能节点，再接着定义模块的工作频率和电源管理方式及ZigBee网络层和MAC层的参数，如网络地址、节点所属接口、集群等。
3 安全策略
ZigBee采用了分级的安全性策略：无安全性、接入控制表、32比特AEs和128比特AES。如果系统是用于安全性要求不高的场景，可以选择级别较低的安全措施，从而换取系统成本和功耗的降低；反之，在安全性要求较高的应用场景（如军事），l丁以选择较高的安全级别。这样，厂l衍可以综合考虑功耗、系统处理能力、成木和应用环境等方面因素而采取适当的安全级别。蓝牙协议在基带部分定义了设备鉴权和链路数据流加密所需要的安全算法和处理过程。设备的鉴权是强制性的，所有的蓝牙设备均支持鉴权过程，而链路的加密则是可选择的。蓝牙设备的鉴权过程是基于问询一响应模式和共享的加密方式。为了使蓝牙链路的数据流具有隐蔽性，可以使用1比特的流密码对链路进行加密。密钥大小随着每个基带分组数据单元传输而改变。加密密钥可以从对设备鉴权中得到。这意味着，在使用链路加密之前，两个设备之间至少已经进行了一次鉴权。密钥的最大长度为128比特。
4 系统特点
（1）对煤矿进行多部门、多层次立体网络式监管，显著增加各种违规操作的成本，进而提高煤矿安全监管水平；
（2）利用ZIGBEE技术，形成矿区局部自组织传感器网络，实现对矿区各项监控指标的实时立体监管；
（3）考虑国家能源信息的敏感性，建立了多种信息加密机制，提高整个监测网络的安全性能。
5 结语
本文面向煤矿，利用物联网技术建立了多部门、多层次的远程安全监测系统，设计并开发了整个系统的软硬件平台，初步对系统的准确性、可靠性和稳定性进行了验证，结果标明达到了精度及稳定性的要求。由于单片机的扩展性，该系统未来还可根据被检测对象的实际需求配置不同的生理数据采集终端，具有很强的灵活性和适应性。
摘要：基于以太环网的安全监测系统给地方煤矿的安全监测系统发展提供一个平台，将多个相距较近的矿井合并采用一套基于以太环网的安全监测系统，再聘用专业人员统一进行管理，从而充分发挥了安全监测系统的功能，确保矿井安全生产又节约大量成本。
关键词：以太环网 安全监测 应用
近年来特别是国家对于煤矿瓦斯灾害的治理制定了一系列重大方针，其中“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯治理十二字方针尤为重要。实践证明，对于地方煤矿来说，在落实并实施“十二字”方针中，建立健全以监测监控瓦斯通风参数为核心的煤矿安全监测监控系统（以下简称监测监控系统），特别是管好用好煤矿安全监控系统，是建立防治瓦斯灾害的长效机制，遏制重大瓦斯事故，保证矿井安全生产的重大举措。坚持装备并管好用好监测监控系统，采用先进的监测监控手段，准确地反映煤矿井下瓦斯通风参数的状况及变化，及时地对作业地点和被控区域实行报警、断电，进而采取果断措施进行处置，具有更重要的意义。
1、目前地方煤矿安全监测系统的现状
在地方煤矿中，由于大多数乡镇煤矿技术力量严重缺乏；没有监测监控方面的专业队伍；管理人员及工人技术及文化素质低，缺乏对监测监控系统及其配套设备的原理、功能、性能、故障原因及检测、维修、维护方法的了解，因而监测监控系统在运行中发生故障，无力维护和排除。使监测监控系统不但没有发挥应有的作用，设置完全失去了存在的必要。
对在用的监测监控系统缺乏严格的体系管理，监管不力，如人员配备、规章制度、专业技术培训等；监控系统管理员职责不清。
综上所述，在地方煤矿中，为将安全事故隐患消灭在萌芽状态，从根本上减少和杜绝重大瓦斯事故的发生，总结经验，研究在地方煤矿中监测监控系统装备、使用、管理中应采取的对策，提高装备、使用和管理水平，发挥煤矿安全监测监控系统的“矿山安全卫士”的重要作用，已势在必行。
2、地方煤矿监测监控系统装备、使用、管理应采取的对策
近年以来，根据煤矿安全的实际状况，国家不断加大安全投入，并经相关部门提出了一系列关于在“双高”、“双突”矿井安装煤矿安全监测监控系统的要求，各省、市、地区也积极采取措施、挖掘资金渠道，落实中央的部署，取得了决定性的成果。
针对有相当一部分地方煤矿具有相距较近的特点，这就给当前自动化领域内的基于以太环网的网络测控架构的安全监测系统提供了更好发展的舞台，以太环网测控架构下的安全监测系统具有高速、大容量、开放性和适应性强的优点，可以将附近各个小煤矿的安全监测系统合并一套使用。各煤矿节省了中心站设置。节约成本投入。加之基于IP的Internet网络测控技术很大程度解决各种测控设备和计算机设备风各种网络互联的问题，增加系统通信的灵活性。而基于TCP/IP的测量、控制和管理一体化技术将测量、控制和信息管理结合起来，通过系统各要素之间充分协调配合，使系统整体达到最优目标。完全能够实现煤矿安全监测监控系统的各项功能。基于以太环网下的安全监测监控系统结构是依靠其强大的远程化、智能化的测控功能，从而实现煤矿各类参数监控。
3、基于以太环网下安全监测系统的架构
基于以上原则，图1设计了所示的基于以太环网下各个煤矿的安全监测系统的架构，图中描述了测量、控制设备与网络相互连接组成一个安全监测系统，整个系统构成主要分为以下二网络层次：
第一网络层次：是各被控设备通过网络化智能监控装置连成一个监控网，各传感器送来的状态信号通过装置的输入端口输入，供单片机处理、传送、控制指令由输出端口输出到设备的执行控制机构，串行接口作为设备与监控装置进行数据交换的扩展接口和连接微机的虚拟控制台接口。
第二网络层次：是区域以太环网。在这一层次中，各煤矿的网络设备和管理系统的网络设备等连成一个局域内部的网络，有较高的安全性。
采用上述方法的特点:
(1)网络化智能监控装置成为一个监控信息汇集平台。各煤矿监控装置通过第一层次和第二层次的衔接点，对输入的普通模拟信号进行辨识并处理，然后进行编码并通过网络响应远方的请求，同时监控装置也可对接收自网络的有效数据指令进行解释，以决定在相应的端口输出操作信号，通过以太环网平台的处理和转换，普通的设备不需要处理复杂的网络协议，就可实现网络测控。
(2)该结构能更高效的使用网络资源。装置接入层与以太环网连接，采用星形拓扑结构，既可以在竞争占用总线的工作状态下，也可以利用交换机采用专线连接满足特定场合的实时性的要求。
(3)该结构体现了信息网与控制网的有效结合的特点。在很多测控场合，测控数据对控制有非常严格的实时性要求，将信息网与控制网相结合构成一种质优价廉、灵活性高的综合测控系统。
4、该系统的实现实例
本人所在的宁夏松山工贸公司下属有两个矿井相距不足三公里，采用北京康斯培克生产的KJ31N型煤矿安全监测系统，目前我们将下属的两个矿井KJ31N型煤矿安全监测系统通过以太环网合并成一个系统，节省了四个微机员人工工资，并节省一整套中心站系统的投入，且将两个监测系统合并后管理相对集中方便。各项功能完全符合《（AQ6201-2006）煤矿安全监控系统通用技术要求》、《（AQ1029-2007）煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》等相关要求。
摘要： 在当前计算机网络飞速发展的新形势下，在军事和工业领域，无线传感器网络得到了广泛应用，尤其是在那些传输数据量较少，使用电池供电，设备成本较低的应用场合应用最为广泛。科学技术的发展日新月异，国家也不断提高煤矿企业安全生产要求，为了迎合企业长远健康发展的需要，煤矿检测监控系统陆续走进国内各大煤矿企业。本文探讨了基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统。
关键词： 无线传感器网络；煤矿安全；监测系统
1 无线传感器的概念
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、遥测、遥控技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，是一个范围广、动态性、自组织和可靠的监控网络。无线传感器网络技术作为计算机科学技术的一个新的研究领域，其研究、开发和应用，关系到国家安全、经济发展等各个重大方面，在国际上引起了广泛的重视和大量的投入，并广泛应用于军事、工业、交通、安全、医疗、探测以及家庭和办公环境等很多方面，被认为是将对本世纪产生巨大影响力的技术之一。
2 无线传感器网络的特点和体系结构
2.1 无线传感器网络的特点 无线传感器网络不仅具有传统Ad-hoc网络动态、多跳、自组织的特点，而且还具有很多独特的优势。传统Ad-hoc网络是自组织的无线局域网络，它是由很多节点组成的，其主要原因是希望传输具有服务质量要求的多媒体信息流（这主要通过移动管理技术和动态路由实现），另外，传统Ad-hoc网络的所有节点都能够进行移动，具有复杂多变网络拓扑结构，节点必须通过电源持续供电。与之相反，无线传感器网络是更加先进的网络系统，主要集成了监测、控制以及无线通信功能，显著的优点是它具有更多的传感器节点，并且节点分布更为密集。
2.2 无线传感器网络的体系结构 无线传感器网络的体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。在无线传感器网络的体系结构中，无线传感器网络各层都设计到三个管理：能量管理、任务管理和移动管理。应用层主要负责任务管理，给各个子网和传感器节点分配监测任务，应用层也考虑移动管理。网络层与数据链路层负责能量管理和移动管理 （例如SAR协议）。物理层有能量管理，但是较少考虑移动管理和任务管理问题。
3 基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统
3.1 基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统的提出 煤炭开采主要工作地点是在离地面几百米的井下，环境复杂、恶劣，巷道狭窄、湿热，地面凹凸不平，四周被煤炭和煤矸石包围，还安放了液压支架、运煤钢轨、风门以及动力线等设备，各种机械不时的发出噪音。在煤矿井下，无线电波的传播具备其自身的特点，所以，在进行系统的设计的过程中，必须进行谨慎的思考，并作出认真的需求分析和设计，避免不必要的问题的产生。本系统设计方案中采用的2.4GHz IEEE802.15.4/ZigBee标准，就能够满足井下环境对无线传感器网络的要求。
基于无线传感器的井下采煤工作面安全监测系统的设计复杂，它涉及到整个监测网络的应用环境、应用目的、系统硬件设计和软件设计等。基于无线传感器的井下采煤工作面安全监测网络的应用的设计，主要就是为了能够在巷道狭窄、湿热，地面凹凸不平，四周被煤炭和煤矸石包围，还安放了液压支架、运煤钢轨、风门以及动力线等设备，各种机械不时的发出噪音的井下进行煤矿环境无线监测系统的设计和实现，同时，通过基于ZigBee技术的无线传感器网络的应用，能够进行井下采煤工作面安全环境检测数据的无线传输，实时反馈井下采煤工作面的各种信息。通过对井下环境的考察和分析，并结合煤矿监测系统的实际需求，最终确定了基于ZigBee的井下采煤工作面安全监测系统的总体设计方案。
3.2 基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统的功能要求及性能指标 井下采煤工作面安全监测系统是通过ZigBee协议的使用，以及IEEE 802.15.4标准的采用，从而实现的一个无线数据传输网络，这个无线数据传输网络是一个速率比较低、距离比较短的无线传感器网络，并且，这个无线数据传输网络具备比较低的射频传输成本。
主要性能指标如下：
①组网与通信：完成无线传感器众多的不同的节点之间点到点、点到多点的无线通信，并且能够实现这些节点之间的自组网络，同时，也能够提供服务支持给基础和管理服务层。
②通信协议标准：ZigBee协议和IEEE802.15.4标准。
③网络拓扑结构：拓扑结构是网状的。
④应用系统：可以实现通用网络服务的提供，同时，也可以实现面向各个不同领域的网络服务的提供。
⑤管理与基础服务：通过组网与通信部分提供的服务，可以提供服务支持给应用系统。
⑥数据传输速率：250KBps。
⑦调制方式：DSSS（O-QPSK）。
⑧使用频段：2.4-2.483GHz。
⑨节点功耗：5OmW-300mW。
⑩接收灵敏度：-94dBm的接收灵敏度。
{11}时延：进行激活或信道接入的时延是15ms，进行设备搜索的时延是30ms。
{12}节点间通信范围：75m-100m。
4 结束语
煤矿无线监测作为一个新兴的研究领域，具有十分广阔的应用前景。本文提出了一种基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统，充分利用无线传感器网络的特点，并且通过对比各种应用于井下无线通信技术的特点，选择了ZigBee技术作为无线传感器网络的通信平台，实现对井下各种环境及生产参数全方位、实时监测和智能预警，以大大降低煤矿生产安全隐患。
摘要: 为了满足煤矿瓦斯监测的需要, 开发了一种基于无线传感器网络的智能化瓦斯监测系统。该系统采用数字瓦斯传感器实时检测瓦斯, 提高了测量精度; 采用无线传感器网络, 避免了其它无线通信技术高功耗的缺点。
关键词: 煤矿；瓦斯监控； 数字瓦斯传感器；无线传感器网络；AVR 单片机
1 系统硬件设计
该系统主要由流量传感器节点和汇聚节点 2 个部分组成，流量传感器节点负责传感器的数据采集以及将采集到的数据发送给汇聚节点，汇聚节点负责控制子节点的数据采集和发送，并且负责将各个子节点的采集数据发送给嵌入式计算机。系统硬件原理如图 1 所示。
1.1 微处理器模块
系统采用 AT mega128L 单片机作为节点的微处理器。AT mega128L 采用精简指令集 (RISC) 结构,加上哈佛总线的存储器结构、两级流水线指令结构、单周期指令等技术, 大大提高了系统运行的效率。AT m ega128L 具备以电池供电的无线传感器网络应用所需的主要功能, 包括纳瓦功耗管理、自编程闪存程序存储及先进的模拟、控制和通信外设。采用A T mega128L与射频收发器CC2430结合, 实现了高度集成、成本低廉的节点。
1.2无线收发模块
无线收发模块是一个射频集成电路模块,作为无线网络的物理层射频前端实现无线数据的收发。本系统选用CC2430射频芯片。CC2430延用了以往 CC2420 的架构,在单个芯片上整合了ZigBee 射频( RF ) 前端、内存和微控制器。它使用1个8 位M CU, 具有 128 KB 可编程闪存和 8 KB 的 RAM,还包括模拟数字转换器、定时器、AES- 128 协同处理器、看门狗定时器、32 kH z 晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及 21 个可编程I/ O 引脚。CC2430 采用 0. 18m CM OS 工艺生产, 工作时的电流损耗为 27 mA; 在接收和发射模式下, 电流损耗分别低于 27 mA 或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适用于电池寿命要求较长的场合。
1.3报警和显示模块
系统采用 128× 64 的图形点阵式 H G128643 液晶显示器进行流量显示, 利用 AT mega128L 的2 个端口分 别驱 动 1 个蜂鸣器和1 个高亮度的红色L ED 来进行流量越限声光报警。HG 128643 液晶显示模块是使用 KS0108B及其兼容控制驱动器作为列驱动器, 同时使用 KS0107B 及其兼容驱动器作为行驱动器的液晶模块。由于KS0107B不与 M PU发生联系, 只要提供电源就能产生行驱信号和各种同步信号, 故设计较为简单。另外, 该液晶显示器能显示 ASCII 字符、汉字和各种曲线, 可与单片机连接构成功能强大、结构简单的人机界面, 因此,广泛用于各种智能仪表和控制系统。
1.4 串口模块
串口电路只有网关( sink) 节点才有。sink节点是传感器网络中特殊的节点, 负责嵌入式计算机与传感器网络的通信, 向下级节点发送查询命令, 接收下级节点回传的数据并由串口发送给嵌入式计算机。本系统选用低电压高速传输的 RS232 收发器M AX3318。MAX3318工作电压为 2. 5~ 3 V, 传输速率可达 460 kbit / s, 满足接收器和嵌入式计算机之间的大量数据传输的需要;工作温量为 - 40~+ 85, 能适应煤矿井下恶劣的环境。
2 系统软件设计
2.1WSN 通信协议及网络结构
根据井下的具体情况, 决定采用簇状拓扑结构。簇状拓扑结构的优点是将很大的网络化分成若干独立区域, 在这些区域内, 数据独立地进行处理和汇聚。在每一簇内部的通信可以是单跳也可以是多跳通信。上级网络将利用更高的传输带宽, 或者将上级网络连接到一个有线网络上, 再通过基站接入井下环网把数据传到井上来。
2.2汇聚节点程序设计
汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,也可以是没有监测功能、仅带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点具有 2 种功能: 网络维护功能和数据传输功能，网络维护功能主要是负责组建 ZigBee 网络、分配网络地址及维护绑定表。数据传输功能主要是充当 ZigBee 网络与互联网的网关, 将 2 个使用不同协议的网络连接在一起, 实现 2 种协议栈之间的通信协议转换。所有流量传感器节点将所采集到的传感器数据以无线的方式发送到汇聚节点上, 汇聚节点将这些数据转换之后通过串口传给嵌入式计算机; 另一方面, 汇聚节点接收嵌入式计算机发送过来的数据, 并将这些数据转换之后发送给目标节点。汇聚节点程序流程如图 2 所示。
2.3流量传感器节点程序设计
流量传感器节点主要负责采集传感器数据并将这些数据传送给网关节点, 同时接收来自网关节点的数据并根据这些数据进行相关操作。当没有数据发送或接收时转入休眠模式, 节点 功耗降到最低。流量传感器节点程序流程如图 3 所示。
主程序初始化相应的寄存器和变量及相应的管脚后, 进入主循环。主循环负责对外部传感器信号转换后的电压信号进行采样及处理, 转换成相应的值, 并送到对应的缓冲区, 然后判断是否超限, 若是则启动相应的报警程序, 否则结束此次循环。
3 测试结果
将按上述方案设计的瓦斯监测系统应用到煤矿井下进行现场试验, 测试结果如表1所示。从表1可看出, 该系统测量误差较小, 能够满足使用要求。测量值与标准值之间的误差主要是由于传感器本身存在误差以及井下环境的限制所致, 但网络传输过程中几乎不会引入误差,而且系统运行稳定可靠。
4 结束语
本文提出了一种以AT mega128L单片机为中央处理器, 基于无线传感器网络的集监测、显示、报警、通信等多功能于一体的智能瓦斯监测系统。它充分利用 AT m eg a128L 集成度高、功能强、体积小、功耗低、性能可靠等特点, 同时利用无线传感器网络对监测数据进行传输, 有效地实现了对煤矿井下瓦斯的实时监测。
摘要：网络监测系统随着科学技术的不断向前发展，也在煤矿行业得到广泛的应用，并且取得了一定的良好效果，这体现出了网络监测系统具有广阔的应用前景和潜力。随着煤矿开采深度的不断增加，煤矿的灾害也严重影响了煤矿的安全高效生产，比如有顶板事故、突水事故、瓦斯事故、粉尘危害等几大灾害，其中瓦斯灾害就是其中影响最为严重的一种。因此，针对开滦林西矿业公司提高安全生产的需要，对矿井安全监控系统的设计与安装以及监测系统的理念进行了阐述，并对整套系统的衔接进行了描述。这种矿井瓦斯监测系统的管理模式在煤矿生产中正快速的发展中，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用。
关键词：矿井瓦斯；网络监测系统； KJ2000N系统；安全管理
1、前言
众所周知，网络监测系统随着科学技术的不断向前发展，也在煤矿行业得到广泛的应用，并且取得了一定的良好效果，这体现出了网络监测系统具有广阔的应用前景和潜力。在煤矿生产过程中，存在着很多灾害直接影响煤矿的安全生产，比如有顶板事故、突水事故、瓦斯事故、粉尘危害等几大灾害，其中瓦斯灾害就是其中影响最为严重的一种，因此，要保证煤矿生产安全高效的运行，必须有效防治瓦斯灾害。淮浙煤电公司顾北煤矿现用KJ2000N型煤矿安全监控系统。这种矿井瓦斯监控系统的管理模式在煤矿生产中正快速的发展中，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用。KJ2000N系统在煤矿生产过程中对于煤矿瓦斯的治理有以下几个主要作用：第一，由于在井上进行数据处理，其环境给操作者提供了简洁易用的界面。第二，还可以对井下的设备参数进行自行处理和编辑，同时实现数据的共享。第三，在进行数据处理的时候，可以在井上处理，方便工程技术人员对通风系统的管理。第四，能够实现远距离的连续传输和对工作面的实时监测，也可实现超限报警，自动断电。
2、网络监测系统简介
2.1 系统结构图
KJ2000N系统由地面中心站、网络传输接口、井下分站、井下防爆电源、各种矿用传感器、矿用机电控制设备及KJ2000N安全生产监测软件组成。地面中心站是整个系统的控制中心，安装在地面计算机房。井下部分包括：KJ2007(F，G等)井下分站，KDW6B隔爆兼本质安全型电源，各种安全、生产监测传感器，报警箱和断电控制器等。井下分站和传感器安装在井下具有煤尘、沼气、一氧化碳等危险气体的环境中，对煤矿井下的各种安全、生产参数进行实时监测和处理，并将安全生产参数及时传输到地面中心站。各种数据由分站和中心站处理，并能按要求直接发出声、光报警和断电控制信号。地面中心站经过网络传输接口采用光缆与井下分站联结通讯。当前情况下，煤矿生产中所使用的监控设备已经在各个生产工作面、掘进面等一些主要的机电硐室均被广泛应用，正是由于KJ2000N矿井安全监控系统在煤矿的广泛使用，这样使得煤矿传统的单一的监控模式得到了彻底的改变，通过KJ2000N系统可以准确、全面地了井下安全情况和生产情况，实现对灾害事故的早期预测和预报，并能及时地自动处理。这样既提高了煤矿的生产效益，又弥补了由于井下瓦斯员的疏忽大意所导致的数据部准确等原因造成的定时定点汇报的不足，进行实时监测监控，并且可以利用监测数据库进行安全趋势分析研究，对井下灾害进行预测预报，实现安全管理的双保险。
图一KJ2000N系统结构图
2.2 注意事项及相关建议
（1）按照要求及时对传感器进行调试、校正，保证监测数据的可靠性。
（2）及时捧除故障，加强系统维护，确保其正常运行。
（3）必须按照要求设置传感器的位置。随着工作面的推进，要及时调整传感器的位置，使其真实反映井下的情况。
（4）备用监控系统的操作与功能。当由于人为或外界因素导致主监控服务器的监测应用程序停止工作或服务器断电等原因正常监测不能进行的时候，备用监控服务器可在5 s内人为手动打开监测应用程序，保证监测的正常进行，保证了用户应用程序的连续性。
（5）随时和厂家联系，及时解决安全监控系统运行中出现的新问题。
3、系统体系结构
该监测网络系统是在各煤炭企业已形成的监测监控系统基础上，整个系统将建立两级数据监控中心，形成一个“三层四级”网络体系结构。
(1)建立一级数据监控中心。
(2)在国有重点煤业集团建立二级数据监控中心。
(3)在煤炭管理部门设立二级数据监控中心。
4、监测系统的监管及意义
我们必须对一些高瓦斯矿井或者按照高瓦斯矿井管理的煤矿要有网络式的监管方式，这样才能实现对矿井的监测监控系统的有效管理，我们还必须要将这些数据上报到安全监管部门，这样便于上级部门对煤矿瓦斯进行有效的监管。各监管部门的监管人员应该及时对数据进行处理，这样可以更好的有效的对煤矿瓦斯进行监测和监控，病区要将数据处理结果上传到网上，方便工程技术人员参考，这种监管模式对煤矿的安全高效生产能够起到很好的监督和监控作用，同时这对煤矿安全生产形势的稳定好转具有积极的意义。只有有效的保证煤矿瓦斯网络化实时监控项目的实施，这样才能够使得煤矿安全又了进一步的保证，电子警察的角色也就很好的扮演者，这样对煤矿的多级管理也是一个很好的强化，这样在煤矿生产中就形成了多级监管体系和安全生产综合信息网络, 如果在煤矿工作面出现了瓦斯超限等问题，矿监控中心将立即报警，并且将报警的数据直接上报到监控中心，便于煤矿领导部门更方便的查明超限原因和及时的采取有效的措施，将瓦斯事故消灭在萌芽状态。对防止以瓦斯等恶性事故, 提高煤矿管理水平具有重要意义。这种监控系统-----KJ2000N系统，对煤矿的瓦斯治理具有以下几点重要意义。第一，这项工程很好的改造了煤矿瓦斯的监控系统，对提高煤矿的安全管理和装备水平都更好更快的提高。第二，以前对瓦斯实行的是填表上报，这样有可能监测瓦斯人员偷懒活者其他原因，不检测数据，而是对数据进行修改，然后上报，这样使得数据极不真实, 多数情况下也无法追溯核实,这样使得瓦斯事故在煤矿生产中高发的一个重要原因。第三，监控网络不会改变煤矿的安全管理模式, 它为各级管理部门提供了实时监控的工具，提高了工作效率。第四，有助于对煤矿的各类监测数据进行宏观分析, 微观指导。
5、结论
综上所述， KJ2000N系统在煤矿瓦斯监测系统中得到广泛应用，这样既增强了系统的稳定性和有效性，同时还对整个系统的功能也是一个很好的完善和补充，对协调我国矿井设备落后与高生产效率要求之间的矛盾也有一定的指导意义，并且使得网络在矿井瓦斯监测系统中得到了充分的应用，这样使得瓦斯监控系统的功能能够发挥到极致，这样有助于对煤矿的各类监测数据进行宏观分析, 微观指导。督促煤矿把问题和隐患消灭在萌芽状态。KJ2000N系统，实行通过网络对瓦斯进行监测，这种矿井瓦斯监控系统的管理模式在煤矿生产中正快速的发展中，对提高煤矿的经济效益和社会效益有着巨大的作用。从而为提高煤矿安全和经济效益，起到了积极作用。同时为井下工人的安全提供了进一步的保证，把公司的管理提高到现代化管理水平。
摘要：针对常见煤矿井下环境检测仪检测参数单一、占用传输线较多的缺点，本文设计了多传感器融合的井下环境检测系统。该系统对采集到的信息进行数据融合，使系统决策更加科学合理，同时减少了巷道内的走线数量。实际使用表明，系统具有较好的实时性、可靠性，并具有良好的扩展和升级能力。
关键词：μc/OS-II；煤矿；环境监测；任务规划
引言
为保障煤矿安全生产和职工人身安全，早在2001年国家煤矿安全监察局就颁布并实施了《煤矿安全规程》，并不断对之做出修订。《煤矿安全规程》对煤矿井下安全工作环境、报警方法等做了详细规定。煤矿井下环境检测的理论研究工作已趋于成熟，众多相关文献已经发表，国内外也已有多款成型产品，例如凯茂CO 100精密型一氧化碳仪、cosmos X0-2200氧气计。从现场应用情况来看，虽然已有的参数检测设备能够较好地满足测量需求，但仍存在下述缺点：一，测量参数单一，无法对测量点的环境做出准确的判断，需要将数据传送至地面做进一步处理；二，每个检测设备需要一路传输线。
针对上述问题，在对徐矿集团旗下若干煤矿进行设备更新项目中，设计了多传感器融合的井下环境检测系统，系统利用多传感器数据融合技术，对井下环境做出更加科学合理的判定，降低误报率。测量数据经一路传输线传送至井下分站，降低了走线成本和复杂度。本项目开发过程中使用了嵌入式实时操作系统μC/OS-II，μC/OS-II的引入是系统设计成功的关键。本文介绍了嵌入式操作系统(Embedded OperationSystem，EOS)相关概念和设计原则，并以煤矿井下环境监测系统的设计过程为例分析了基于μC/OS-II的实时多任务系统的开发要点。
1嵌入式操作系统
EOS的概念容易和嵌入式系统混淆。简而言之，EOS属于软件范畴，而嵌入式系统是软件和硬件的综合体，但并不是所有的嵌入式系统都必须使用EOS。从技术角度来讲，EOS是一种用途广泛的的系统软件，负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。
对于实时多任务EOS的开发，关键是合理地进行任务划分。对于任务的划分，并没有统一的标准，也很少有相关论文对任务划分的原则有较详细的介绍。本文列出本项目任务划分所依据的主要原则：
(a)解耦原则：任务之间的耦合关系是影响软件复杂度的重要因素，紧密相关的功能应尽量组成一个任务，以减少任务耦合；应尽量使用数据耦合，少用控制耦合和特征耦合。具体方法可参见软件工程类书籍。
(b)实时性原则：大多数商业内核都是占先式实时内核，即在就绪条件下，内核总是运行优先级最高的任务，因此对实时性要求高的功能应采用高优先级任务实现，占用CPU时间较长的任务应尽量赋予较低的优先级。
(c)I/0决定原则：对每个独立的硬件(例如GPIO)进行操作的驱动程序应放在一个任务中完成，以避免资源冲突。
任务的划分不能一成不变地遵循上述原则，必须结合项目的特点和需求作具体的分析，下文以μC/OS-II在煤矿井下环境监测系统中的应用来说明。
2系统设计
文献[4]分析指出，煤矿井下环境参数的检测至少应包括可燃性气体、02、CO和温度的测量。经过现场考察也发现在井下巷道内众多地点均需要对上述四个参数进行检测，因此设计了四参量环境监测系统。系统对检测到的模拟、数字信号处理后显示、决策(是否报警)并将数据传送至分站。该项目需求分析如下：
提供简单的用户接口。采用液晶分时显示测量结果，用户通过按键查看指定参数。
提供煤矿常用传输接口。采集到的数据需要在地面实时显示和存储，因此需要进行数据传输。
正常检测外的系统自检功能等。
软硬件设计具备良好的扩展性，方便系统升级。
2.1硬件实现
据需求分析得出硬件设计框图如图1所示。MCU选用NXP公司的LPC2214，该芯片基于ARM7TDMI-S内核，内含256KB高速Flash，16KBSRAM；片内集成8路10位ADC、两个32位定时器(带4路捕获和4路比较通道)、6路PWM、多达9个外部中断源；常用总线接口有1个12C接口、2个SPI接口、2个UART接口，完全满足应用及扩展需求。
待测模拟量包括甲烷、CO、02三个参量，3个模拟量分别通过信号调理电路送入MCU片内ADC；温度信号由数字式单总线温度传感器DSl8820获取；由于按键较少，可采用独立按键直接连接至MCU的GPIO；液晶显示模块LCM需要模拟总线连接；传输接口采用井下常用的RS485接口，预留RJ45接口、CAN总线接口，在一定程度上提高系统的通用性。
2.2软件实现
通过需求分析及硬件设计发现，该系统任务较多，且需使用慢器件，如DSl8820、LCM，因此不适合使用简单的“前后台系统”，即应用程序是一个无限循环，循环中调用相应的功能函数完成对应的工作，用中断服务程序处理异步事件。系统对实时性、可确定性、可靠性有较高需求，因此以μC/OS-II嵌入式实时操作系统为基础完成软件设计较为合适。
μC/OS-II是一个完全占先式实时内核，即在满足运行就绪条件下，“C/OS-II总是运行优先级最高的任务。应用程序最多可以管理56个用户任务，μC/OS-II提供很多系统服务，例如邮箱、消息队列、信号量、内存申请与释放等。图2是系统多任务规划框图，图中每个方框代表一个任务。
由图2可以看出，任务划分结构清晰，μC/OS-II的任务编写具有一定的规律，从而方便了系统的扩展。当需要添加新的功能时，可以直接增加新任务，也可以修改已有的任务，这对软件的维护是相当有益的。在编写任务代码时，大量使用了指向任务实体的指针和数据传递指针，从而在一定程度上提高了程序的封装性能，加强了任务模块的可重用性。
3结论与展望
μC/OS-II采用基于优先级的任务调度策略，因此在进行任务划分时，必须依据实时性原则为每个任务分配合适的优先级。μC/OS-II的绝大部分源码采用移植性很强的ANSI C编写，因此具有很好地可移植性，但是C语言是面向过程的，不具有面向对象特性，各功能模块的通用性差。在开发过程中，设计人员需要编写大量相似的程序段，因此有必要开发面向对象的任务表达模型，以及对应的操作系统，进一步提高软件模块的可重用性和可维护性。
摘要 中国能源需求持续增长，但是煤炭开采量和各种煤矿事故仍然居高不下，从而给国家财产和矿工生命造成巨大损失。为了应对国民经济的高速发展，同时继续发展煤炭开采产业，煤矿安全工作正成为全国工业安全生产的重中之重。
关键词 煤矿安全；监测；改进
1 多功能瓦斯气体传感器网络节点设备
研制基于无线传感器网络技术的传感器网络节点包涵了多种科学技术，其中包括传感器、嵌入式系统、无线通信、自动控制以及微电子技术等。传感器网络节点的功能是能够完成实时监测环境对象信息，并将采集的数据进行实时处理并以无线方式经过基站传输到远程服务器，把信息提供给网络上的终端用户以实现实时监视以及控制。本项目研究和开发的多功能无线传感器网络节点具有低功耗的高性能、高可靠性、长传输距离等特点，支持面向井下煤矿行业应用的多通路传感器以及特殊需求功能的集成。
研发传感器网络节点，第一步要从硬件着手设计传感器网络节点的系统架构以及每一个单元部分的功能，节点应具有低功耗、可重构和高稳定性等特点；根据节点的特性对嵌入式操作系统进行裁减优化，利用最小的CPU占用率对节点进行全面控制。
普通传感器节点具有功耗低，在节点全功率工作发射数据状态下功耗可以控制在50mW以下，在接收信号状态下功耗控制在25mW以下，在节点进入休眠模式后功率可以控制在15mW以下。
节点具有通信距离远特点，传感器节点之间通讯距离在开阔地可以达到300m以上，在室内可以达到50m~100m，在井下也可以达到40m~60m；节点体积相对较小，传感器节点体积可以控制在3cm×5cm×2cm以内；节点可进行实现远程控制，可以在远程控制端对节点进行远程管理，改变网络节点的工作方式和功率等；集成了多种类型传感器以及特殊功能要求（如定位），同时可以对环境进行综合判别；软件设计采用了嵌入式软件操作系统，具有体积小、效率高和稳定性强等特点，同时由于该系统的设计采用了模块化的设计方式，因此具有裁减性、方便修改和易于维护等特点。
2 移动井下人员定位技术和定位功能模块
井下作业人员的流动性大以及工作环境复杂，一旦事故发生，井下人员的确切数量以及每个人所处的具体位置都很难确定，从而给营救工作带来极大困难，常常会延误营救的最佳时机并造成严重后果。另外，一旦意外事故发生遇难人员的具体位置不能确定，导致发生被困人员生死不明的情况。同时，为了避免挖掘中对人员的伤害便不能使用大的机械设备进行救援，从而导致救援进展缓慢。如果能够确定井下工作人员的确切位置便将会大大加快救援的进度，这样就有可能营救出更多的人员，从而把损失降到最低的限度。
1）系统定位方法和定位模块
井下定位系统的采用集中的定位方式由管理中心进行定位。定位步骤如下：首先布设网关和参考节点，保持网关之间的距离，再布设一些位置已知的参考节点保证每个移动节点至少要处于多个参考节点的射频信号覆盖范围之内。
欲定位时首先确定当前节点相对于参考节点之间的位置，因参考节点的位置把移动节点相对参考节点的位置和参考节点的绝对位置相加，即可得到该移动节点的绝对位置。具体定位步骤如下：
首先进行移动节点的相对定位来确定移动节点相对于参考节点的位置。采用的测距技术为无线电信号强度和无线电信号覆盖关系相结合的技术。
RSSI测距是指无线射频通信时，节点所接收到的射频信号强度是随距离衰减的，采用信号强度随距离衰减模型并不增加额外装置。
距离测量是节点定位时，通过检测相邻参考节点的无线信号强度来计算它们信号强度之比，利用RSSI计算出该员工到多个参考节点的距离。
位置计算指的是移动节点根据所计算得到的距离值，根据两点、三边以及三角测量法等方法，计算出该节点距离最近的网关的二、三维距离，从而实现了移动节点相对于参考节点的定位。
移动节点把得到的相对于参考节点的位置值传送到网关，然后，加上自己的位置信息传输到网络管理中心，管理中心的计算机根据移动节点的位置和网关的位置就可以确定该移动节点在井下的绝对位置便实现移动节点的精确定位。
2）基于无线传感器网络的井下人员实时定位系统
目前，井下定位一般采用射频识别卡（RFID）的方式。员工随身携带写有唯一编号的电子射频识别卡，巷道的询问装置发射询问信号接收员工电子识别卡的应答信号从而实现员工的定位。这种定位系统存在诸多问题，首先是定位精度低，它的定位精度取决于巷道询问装置间的距离，一般的电子识别卡定位方式中巷道询问装置的距离是几十米的量级定位精度，不能精定位便对于紧急情况的救援只能提供有限的帮助。另外射频卡一般是被动卡，从而只能应答固定的询问。在发生意外时员工仅仅依靠电子识别卡仅能确定事故发生之前的大概位置而不能与巷道询问装置进行双向通信。
3 用于煤矿生产安全实时监控子系统管理平台
基于已有的通用管理信息系统，针对煤矿生产安全监控的特殊需求为煤矿管理者定制开发一个监控管理信息系统，该系统具有用户认证数据管理、数据查询以及实时监控等多项功能。配置了针对矿井应用的专用无线传感器网络，用于数据管理的数据库服务器和便于信息共享的Internet服务器。适用于各类气体以及人员位置监控的现代化管理系统。本项目中的监控系统能够提供基于GIS的和采用自定义条件方式的查询、统计和报表功能。提供对所有监测信息的数字信息、图像或视频的实时监视。整个监控系统采用模块化的设计方法，能够随着需求的变化增加新的功能从而不断地进行完善具有良好的可扩展能力。
4 技术趋势
传感器网络有着巨大的应用前景和发展空间，被认为是将对21世纪产生巨大冲击的技术之一。传感器网络以一种新的无处不在的主动式计算模式推动科技发展和社会进步已成为国家竞争的焦点，从而关系到国家政治、军事和社会安全等诸多方面。发展具有自主知识产权的传感器网络技术，完成推动新兴传感器网络产业化的跨越式发展，对于我过在21世纪的国际战略地位具有领先地位至关重要意义。
传感器网络综合了传感器、计算机嵌入式、分布式信息处理和通信技术等多个领域，无线传感网络的发展既对各行业各学科的发展可以起到推动作用，但又强烈地依赖于各行业各学科的技术支撑。
【摘要】 介绍了一种基于CAN总线的煤矿通风机主轴温度自动测试系统,通过对国内外风机主扇温度检测及通讯方法的分析、研究,确定了基于CAN总线的煤矿通风机温度自动测试系统的控制方案。以嵌入式单片机为核心设计了这一系统,并给出了系统的硬件结构和软件流程。
【关键词】 CAN总线;DS1820数字温度传感器;自动测试系统
一、系统工作原理
(一)CAN总线的特点和工作原理
CAN(controller area network)是一种先进的串行通信协议,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN总线是一种多主站总线,各节点都有权向其它节点发送信息。通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。它可以通过简单的协议,实现在电磁干扰环境下的远距离实时数据的可靠传输,且硬件成本较低。主要特点可概括如下:CAN总线任一节点均可在任一时刻主动向网络上的其它节点发送数据,不分主从;CAN总线上的节点可分为不同的优先级,可以满足不同的实时要求;借助接收滤波实现多地址的帧传送;数据采用短帧结构,受干扰率低,数据帧的信息CRC校验及其它错误检测措施;发送期间丢失仲裁或由于出错而遭破获的帧可以自动重发;对于严重错误具有自动关闭总线功能,使总线其它操作不受影响。
CAN总线的接收数据长度最多为8个字节,因而不存在占用总线时间过长的问题,可以保证通信的实时性。通信速率最多可达1Mbps(通信距离40m),通信距离最远可达10km(传输速率5kbps)。通信介质可以是同轴电缆或光纤,甚至可以是双绞线,其硬件接口简单,编程方便,系统容易集成。基于CAN总线的以上特点,它特别适用于系统分布比较分散、实时性要求高、现场环境干扰大的场合。智能节点能够采集现场数据,并根据接收到的命令或者主动将数据发送到CAN总线。通过事先设置验收码和验收屏蔽码可以控制智能节点从总线上接收哪些数据或命令。如果某些数据需要进一步复杂的处理,则上位计算机可以从总线上接收数据。当上位机需要对某个节点施加控制动作时,可以采用点对点方式与该节点通讯;当它要同时对所有节点施加控制动作时,可以采用广播方式将命令发送到总线。这样当系统正常运行时完全可以没有上位机的参与。大大减少了数据的传输量,同时提高了系统的实时性和可靠性。
(二)DS1820数字温度传感器特点
DS1820是美国DALLAS公司生产的一种温度测量传感器,以数字形式串行输出温度测量值,改变了以往温度传感器需要加A/D转换器才能转换为数字量的模式,可直接与单片机连接,接口电路大大简化。DS1820的64位ROM存放着序号,前8位是产品类型编号,接着的48位是每个DS1820的唯一序号,最后8位是前美国微芯公司的PIC18F458 单片机集成了CAN 通信接口,执行Bosch 公司的CAN2.0A/B 协议。它能支持CAN1.2、CAN2.0A、CAN2.0B 协议的旧版本和CAN2.0B现行版本。使用PIC18F458 单片机的嵌入式系统,可以很方便的利用CAN总线与外界进行数据交换。它的优点是电路接口比较简单,只需很少的外围电路就可实现CAN 通信,受硬件限制比较少;软件编程容易实现所需功能,只需对相关寄存器进行正确设置即可。
DS1820的特点如下:仅一条线便可以完成读或写数据,一条总线上可挂任意多个DS1820 不需要外接元器件;温度测量范围为-55℃～125℃,分辨率为0.5℃;温度转换为数字量的时间为1s(典型值),DS1820含有两个字节的寄存器,第一个存放着温度值的符号,如温度为正则全为1,否则全为0。第二个存放着温度值的补码。具体计算如下:先将寄存器中的温度数字量求补,再转换为十进制并除以二,即得被测温度值。
二、系统的硬件构成
系统硬件由PIC18F458 单片机为控制核心,通过并行DS1820温度传感器,检测出通风机测点温度,通过PIC18F458单片机信息处理,由CAN 通信接口信号处理器MCP2551进行远距离信号传输,系统通过LCD1602进行就地温度显示,同时温度信号通过MAX232串口与PC机进行组态监测显示。系统还具有温度超限报警功能。美国微芯公司的PIC18F458 单片机集成了CAN 通信接口,执行Bosch 公司的CAN2.0A/B 协议。使用PIC18F458 单片机的嵌入式系统,可以很方便的利用CAN 总线与外界进行数据交换。优点是电路接口比较简单,只需很少的外围电路就可实现CAN 通信,受硬件限制比较少;软件编程容易实现所需功能。
三、系统的软件设计及抗干扰设计
1.初始化CAN 控制。在使用CAN 之前,必须对它的一些内部寄存器进行设置,如CAN 控制寄存器CANCON、波特率寄存器BRGCONx 的设置以及对邮箱进行初始化(初始化流程图如图1 所示)。
2.信息的发送。PIC18F458 有3 个发送邮箱缓冲器,每一个发送缓冲器的数据长度可以设置为1～8 个字节长度,信息发送的具体步骤如下:(1)初始化发送邮箱;(2)设置相应的发送请求位为1,即TXBxCON bits.TXREQ=1(x=1,2,3);(3)若CAN 总线允许发送,则启动最高优先级信息的发送;(4)若发送成功,则TXREQ 被清零,TXBxIF 被置1,如果中断被使能,则会产生中断;(5)若信息发送失败,则TXREQ 保持为1,并置位相应的状态标志。
3.息的接收。IC18F458有2个具有多重接收滤波器的完全接收缓冲器和1 个单独信息组合的缓冲器。接收邮箱初始化时,要设置其标识符及相关的屏蔽寄存器、接收优先级等。MAB 寄存器接收所有来自总线的下一条信息,RXB0 和RXB1 则接收来自协议驱动的完整信息。MAB 接收所有信息,只有满足过滤条件的信息才被传送到RXBx 中。程序实现的是发送缓冲器0向接收缓冲器0发送数据的正常模式,其中接收采用中断方式,发送采用查询方式。
煤矿通风机主轴温度自动监测系统运行一年的情况表明,系统信号传输距离长,信号传输质量高,系统抗干扰能力强,工作稳定。
[摘 要] 煤矿瓦斯监测系统的重要内容是加强煤矿安全生产管理，以防止煤矿事故的发生。所以，在煤矿瓦斯监测系统工作中务必提高应对各种突发事故的能力，因此加强煤矿瓦斯监测系统建设的专业素质至关重要，此外，还应加强制度上的规范管理，不断的提高煤矿瓦斯监测系统设计水平，加强对现场的巡视和设备维护等都是必不可少的环节。笔者结合煤矿开采环境，对瓦斯监测系统在煤矿安全生产监督中的应用进行了分析。
[关键词] 瓦斯监测系统； 煤矿； 安全生产
作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容，信息的获得无疑至关重要，而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言，通过煤矿安全生产现有的客观资料，我们可以初步确定监控的初始方案，进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容，开展反馈分析等工作，修正初步方案与施工网络计划，以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此，监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素，监测技术在监控中的应用能够很好的解决此类问题，它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态，利用监控数据对流量方案进行整改，并指导开采质量作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给建筑的安全管理提供信息，将事故突发率降至最低，保证了煤矿安全生产的稳定性。通过太阳能光伏技术，我们可以很好地将太阳能转换为电能，并广泛应用在瓦斯监控系统当中，太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点，对煤矿地点的自然环境等因素进行分析，确定了系统设计相关参数，优化了供电系统的相关参数，对煤矿领域的网络瓦斯监控起到了一定的作用。
1 煤矿瓦斯监测系统的准备工作
1.1 规范制度，端正思想
一个良好的组织机构，除具备较好的运行机制和管理制度之外，还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此，在煤矿安全生产网络瓦斯监控过程中，我们需要一个合适的监控管理结构，以便于明确各个工作人员的职权问题，保证个人任务到位，避免权力交叉和责任推诿的现象发生，这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外，工作人员不但要对网络瓦斯监控知识有一定了解，思想上时刻保持着“安全第一”意识，保证将综合自动化安全意识渗透到工作的每一个层面，全面提升安全作业人员的工作责任心与使命感。
1.2 加强瓦斯监测系统的设备管理
加强设备巡视管理是网络瓦斯监控的重点，预防设备异常的发生是监控运行管理的主要内容。为了保障监控仪器的准确性，应该建立完善的设备定检制度，仪器设备需要进行定期的检测，对于一些使用频率高的仪器，更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态，保证其正常的运行和及时的维护。
1.3 提高瓦斯监测系统的技术管理
由于煤矿瓦斯监测系统存在很大程度上的特殊性，而作为贯彻于瓦斯监测系统整个流程的重要要素，技术管理在中的作用不容小觑。因此，加强设备的绝缘监督工作，利用声波检测、光谱分析等监督手段，及时地发现并排除故障无疑势在必行。煤矿安全工作一旦脱离了技术的支持，就难以称作是有效的工作。对于系统运行工作的异常情况，及时采取跟踪测温，利用图谱库进行分析对比，并提出检测修改的建议，以此来加强设备的有效运行。
2 煤矿瓦斯监测系统的设计
2.1 联网设计
为达到网络带宽的预定要求，在瓦斯监测系统的设计中采取分层瓦斯转发、本地局域网组播的设计方案，也就是在每个网络层构设瓦斯转发服务端口，并且在煤矿现场、区县市局成立监控管理中心，完善各部门瓦斯解码器、电视播放墙等设施。具体的瓦斯监控系统联网设计如图1所示。由于煤矿施工长期通常都较为偏远，带宽并不充裕，这种联网设计则可以很好地应用于广域瓦斯联网，若考虑到以后省级平台瓦斯联网模式，这种设计方案无疑当前2 Mb带宽的最佳选择，不然很容易致使监控网络不稳定甚至不能使用。该联网设计借助已知煤炭网的部分节点，经上级授权之后连接并登录瓦斯流管理服务端口，就可以轻松观看该服务器监控矿区的生产工作瓦斯，且不会增加前端带宽负荷，可同时向多个用户共享图像信息。
2.2 安全系统体系结构设计
在图2中，我们可以清楚地看到安全系统体系结构的设计方案。通过4个监控工作站或D1单画面轮巡，将画面进行分割并上传到瓦斯流管理服务端口，然后统一由瓦斯流管理服务端口对瓦斯信号进行存储和，这样有效地避免工作人员直接访问客户端而导致网络拥塞现象。开展瓦斯监控工作时，前端摄像机瓦斯线依次对前端画面处理器、瓦斯服务器和光端机实施连接，通过光缆把接受到的瓦斯信号传输到监控中心。在这个时候，其他用户很容易不会根据已经规定好的操作流程来对系统进行操作和数据处理，而且由于不受时间、地域的限制，他们还可能会通过输入地址直接对数据库实施访问。如此一来，就很容易造成客户肆意操作，最终致使后台数据库随时都有崩溃的威胁。所以说，我们应该采取一些可运用的技术对系统进行尽可能全面的安全防范，比如说系统加密、防火墙、真实身份认证、授权控制技术等等。监控中心在接收瓦斯信息后，第一时间想远端的瓦斯服务器发出云台控制信号，最终传输到摄像机云台控制线，并直接上传到系统客户端。
2.3 瓦斯控制系统
在煤矿保护层上的回收期，我们可以将高抽巷侧上方的石板巷回风巷段封闭采空区瓦斯抽放管，同时与上隅角采空区瓦斯抽采。抽巷形成的采空区瓦斯的顶板裂隙排水渠，对下部采空区瓦斯发挥作拉动用，减少采空区气体排涌向工作面和的上隅角。通过分段砌筑封闭墙，在封闭墙中铺设管路进行瓦斯抽采，抽采管路为240mm的铁管，抽采流量为91 m3/min，封闭墙间距为110m。封闭墙的组成由砌筑两道墙体，并在其内部充填黄泥，墙体厚度800mm，墙与墙之间的距离不小于4m，这样可以很好地起到密闭和防爆的作用。每个封闭墙内铺设两道管路，在新的封闭墙砌筑充填完成时，根据瓦斯抽采量适时关闭里段抽采阀门，保障了高抽巷瓦斯抽采的连续性。
2.4 瓦斯流管理服务器设计
在瓦斯监控设计中，瓦斯流管理服务器无疑是IP瓦斯监控系统的精神内容。建立瓦斯流管理服务端口，不但可支持瓦斯管理系统同时被多名用户访问，而且还很好地解决了前端瓦斯受网络带宽限制的问题，从而保证了各部门及领导可以直接通过桌面计算机对瓦斯监控系统进行访问，随时可浏览监控现场图像和瓦斯。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭安全生产信息化的作用，可以为计算机提供很多实用服务。瓦斯流管理服务器与空间数据库建立连接，可提供大量查询服务，例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络瓦斯监控系统组成部分中瓦斯流管理缓存服务器模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。两部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用，数据库交互即可免去，同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说，瓦斯流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和瓦斯存储的功能，可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。
2.5 KJ95安全监控系统
KJ95煤矿综合监控系统是由煤科总院常州自动化研究所开发的。该系统通过井下通信和工业电视监视设备，对煤矿井下作业进行全程生产监控。这一过程中的工业电视监视和井下通信不但可以任意搭配组合，还可以单独利用，能够很好地满足不同条件的矿井需求。在KJ95综合监控系统配置框架中，监测系统与通信系统两者之间相互独立，主线采用光纤为材料，以确保通信系统所发出的语音信号和监测系统采集到的数据可以同时被地面的电端机所接收，为方便光纤传输，光端机会将混合后的电信号转变成光信号，再通过矿井下的光端机把光信号转换成电信号传送至井下工作面，最终将数据和语音彻底分开。通过井下的电端机RS232口可以将数据信号传送到矿井下的传输接口，然后由传输接口将之输出带到各个分站。通过分线盒可以把语音信号分送到各个话机，这一系列过程中语音信号与监测数据都是双向传递的。
3 实现效果
计算机网络瓦斯监控技术应用到煤矿安全生产来，根据所监控出来的瓦斯数据，对煤矿生产过程实施自发监控，并且数据处理敏捷准确，而且它可以直接对煤矿生产中必要的地物进行自动标注，并将标注数据存储到数据库中，避免不必要的人为抄写错误。最后在监控成果表输出以后，表格格式规范、信息完整，并能直接进行打印实现了导线点计算、展点、制表一体化。系统界面可视化、操作性强，监控人员不必进行专门的学习或培训，操作使用十分简便。通过面板中输出的原始瓦斯监控画面，可以切实地反映煤矿生产的真实状况，它对煤矿监控系统全过程进行瓦斯拍摄，在瓦斯监控工作开展前掌握了煤矿各节点在实际结构中的相对位置及相互关系，很简单地就可以完成固定环境轮廓的拍摄，提高了煤矿安全生产监控的工作效率。计算机网络瓦斯监控管理不但简单迅速，而且通过数据维护自动更新、表格目录与导线名称检索等方法实施管理，煤矿安全生产监控的效率明显获得了提高。
4 结论
煤矿瓦斯监测系统建设涉及到煤矿生产工作的数百个指标，需要调用大量的数据和信息，并要综合平衡煤矿生产同劳动力之间、供求需要同可开采煤矿之间、煤矿企业自身效益同社会效益之间的各种关系，要求很高，业务性和技术性很强，煤矿煤矿瓦斯监测系统建设过程实际上是一个多目标动态决策过程。因此，顺应技术进步的潮流，以计算机网络技术为手段，辅助设计煤矿瓦斯监测系统，实现计算机对煤矿安全生产管理是非常必要的。
[摘 要] 应用物联网技术对平顶山煤矿产区白龟山水库水环境指标进行远程自动、实时监测，搭建相应的云计算平台，实现海量监测数据的及时有效处理及数据共享，为实现白龟山水库水资源可持续利用和用水安全提供保障。
[关键词] 物联网； 云计算平台； 水环境； 监测； 白龟山水库
水环境监测是水资源管理和安全供水的重要前提。目前，我国各主要湖泊水库的水环境监测尚未实现无人值守和动态监测，多采取监测人员留驻湖泊水库现场以人工方式采集水质数据，采集点和采样频次受到限制，获取的信息量较小，且耗费大量人力物力，另外很多水质指标还需要带回实验室进行测定，导致数据信息无法及时进行时空对比分析。即使部分湖泊水库采用较为先进的监测技术，但由于获得的时空数据量庞大，处理过程复杂度高，筹建所需的大量高性能计算服务器资金消耗巨大，很难实现水环境监测数据的及时、有效处理及合理快捷共享[1-3]。
自2009年以来，“物联网”概念频频出现在人们的视野中。物联网是指把所有物品通过射频识别、传感器等信息采集和识别设备与通信网络（如Internet、GPRS、3G网络等）连接起来，实现智能化管理和应用。日本、韩国、美国、欧洲一些国家基于物联网把新一代IT技术有效运用在生产生活中，通过物联网实现人类社会与物质世界的整合，从而提高了资源利用率和生产力水平[4-9]。物联网技术的发展也为水环境的监测提供了一个全新的方法和有效途径，但同时物物相连的必然产生大量的数据信息，若将这些信息有机的联合起来，就需要建立一个性能稳定的云计算平台，以解决物联网海量水环境监测信息的存储和处理问题。因此，将物联网技术和云计算平台结合，构建水环境监测物联网，搭建相应的云计算平台，实现水环境信息的实时动态监测和监测数据的及时有效处理及数据共享，为实现水资源可持续利用和确保用水安全提供重要依据[10-14]。
1 系统工程构建
1.1 系统体系架构
整个系统主要由水质监测传感子系统、多层次通信网络子系统、云计算平台和太阳能供电子系统构成，其体系结构如图1所示。
水质监测传感子系统的下位机软件采用中心对多点通讯方式，波特率为9600，采用心跳包实现保活机制，通讯信令采用ASCII码信令。上位机软件与数据中心之间拟通过TCP/IP协议来实现数据传输；通过对系统层Socket的封装，以及从数据链路层、网络层到应用层的集成融合通信方式，来实现用户编程接口的统一。云计算平台数据存储中心基于Oracle数据库来构建，事务处理采用并发机制和触发器机制，最后通过作业调度来实现数据的联机事务处理（On-Line Transaction Processing， OLTP）。利用Oracle DWB来建立数据仓库，提供分析型环境。所有的分析产品和用户接口（User interface， UI）均采用B/S架构来实现。系统拟采用目前比较流行的开源框架SSH（Spring、Struts、Hibernate）来搭建。
1.2 各子系统架构
① 数据中心及采集系统
数据中心体系结构如图2所示，数据流处理包括接收处理数据流和发送数据流。
接受及处理数据流
a） 通过由水质参数传感器、滤波器、A/D转化器组成的采集系统，获得现场实时水质参数数据，并将这些数据按照采样频率传送至数据中心；
b） 数据中心接收到实时数据后，进行逻辑分析，剔除脏数据，将正确的数据存储到瞬时数据库；
c） 利用ETL（extract， transform and load）工具，结合企业数据库的作业/调度以及触发器等功能，利用瞬时数据库中的数据生成适合分析、统计的水质分析型数据库或者数据仓库；
d） 利用数据仓库分析产品或者BI（business intelligence）报表引擎，对分析数据库或者数据仓库进行数据分析处理，生成用户需要的各种分析产品。
发送数据流
a） 用户可通过移动终端设备（比如手机、PDA等）或固定终端的水质数据查看器登录到数据中心，通过数据中心发送信令给采集系统，设定采集系统的采样周期等参数信息；
b） 用户还可以通过数据中心向供电系统发送控制信息，开启或者关闭供电系统，或者对供电系统进行远程调控。
② 多层次通信网络子系统
多层次通信网络系统架构如图3所示，采取分层混合网络体系架构，分为业务层、核心层、接入层、终端层四个层次。
③ 供电系统
太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池（组）构成。其中，太阳能电池板是将太阳辐射能转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作，是该系统的核心组件。
太阳能控制器控制整个系统的工作状态，并起到对蓄电池过充电保护和过放电保护的作用。蓄电池作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，当遇到阴雨天气的时候或者光照不够充足的条件下，特别是采集系统发生异常时，需要大功率高负荷的实时手动采集时，通过蓄电池来释放能量。
1.3 相关算法
① 数据ETL算法
传感器水质参数数据通过以下五个流程过程，实现提取、转化和装载，最终建立WSDW数据仓库，算法实现流程图如图4所示。
② 分类预测算法
基于LSM模型的聚类算法，是一种无教师自动分类算法，针对待聚类的目标数据，随机选取任意一个数据作为标兵数据，其他数据作为候选数据进行聚类。该算法具有敏感度低，数据选取次序无关等良好特性，非常适合传感器数据的分析处理，本工程采用基于LSM模型的聚类算法进行水质业务数据分析。
2 系统在白龟山水库应用
白龟山水库位于淮河流域沙河干流上， 大坝位于河南省平顶山市西南郊，东经112°50′至113°15′及北纬33°40′至33°50′之间。东西长15. 5 km，南北宽4. 2 km，占地近70 km2。水库控制流域面积2 740 km2，水库多年平均降雨量900 mm， 多年平均径流量4. 23 亿m3，总库容达9. 22 亿m3，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、工业和城市供水的大型综合水库[10]。同时白龟山水库也是南水北调饮水工程的重要调节库。
以白龟山水库作为实验站点，建立基于物联网（无线传感网络）技术的水环境自动监测与分析系统，解决白龟山水库当前人工水质参数采集存在的诸多问题，构建白龟山水库水环境监测云计算中心，实现水资源持续有效利用和确保用水安全。
2.1 云计算平台的数据采集
① 水环境系统主控因子数据采集
湖泊水库水环境监测指标包括诸多主控因子。白龟山水库主要选取水温、PH、浊度、ORP、溶解氧、总磷、总氮等主控因子。各主控因子数据采集通过搭建无线传感器自动数据采集子系统来完成。
自动数据采集子系统包括6个无线传感器自动采集站。利用各类在线水质传感器，在白龟山水库入水口、1号监测点、2号区监测点以及白龟山水库出水口等地设立6个实验示范性无线传感器自动监测站。自动数据采集系统按照业务需要来设定数据采集频率，对监测点水质进行无人值守实时采集。利用数据采集器进行滤波、A/D转化，最终为无线传输系统提供可靠的原始信号数据。
数据采集子系统获得的信号数据为4-20mA的电流信号，将通过无线网络传送至数据中心，然后转化为实际的水质参数数据，不同参数转化算法不同。转化后的水质参数数据，为准确地掌握水质状况和动态变化趋势提供基础数据，将持久存储在数据中心。
② 视频数据采集
为现场设备、水域环境及生物活动提供视频采集功能，并通过无线方式按照定频和手动采集方式发回数据中心。依此实现对各个采样点非法入侵、设备破坏、特种保护动物活动提供实时监控。
2.2 云计算平台的数据传输
数据传输子系统用于将获得的实时信号数据传送至数据中心以便对此数据进行转化、分析、处理和存储。数据传输子系统包括传输控制节点、通信网络及数据中心。
传输控制节点负责接收数据采集器获得原数据，并通过RS485网络，将获得的实时水质参数信号数据传送到GPRS无线混合通讯系统，经由GPRS以及3G无线网络传送到有固定IP地址的数据中心。通讯传输采用“中心对多点”的TCP模式，实现数据的可靠透明传输。各传输控制节点间也可相互通信，与有固定IP的数据中心超级节点之间形成多层重叠混合网络，从而实现数据中心对整个无线传感器网络的管理。各用户终端设备通过该子系统完成登入、退出及异常处理，建立稳定网络，为传输信号数据和控制信令建立双向数据传输通道和通讯链路。
2.3 云计算平台的数据处理中心
数据中心是整个云计算平台服务体系的核心，其主要功能是对数据的计算和存储。通过数据中心，一方面，实现水质数字信号信息的接受、分析处理、预警及存储，另一方面，还可以通过远程无线控制进行随机监控和采样周期设定及视频监控等工作。
2.4 云计算平台的实时监控预警
实时监控预警子系统提供监控和预警两项功能。监控模块主要完成两个方面的工作：一方面，提供实时数据的查看，在线分析和报表下载功能；另一方面，对无线视频采集系统获得的现场图像进行分析、比对，对异常现场状况采取措施；预警模块也主要完成两方面工作：一方面，当数据中心发现异常数字信号后，传送异常类别给实时监控预警子系统，该系统完成对实时数字信号的预警处理任务；另一方，为授权用户和决策人员提供自动预警处理结果。
2.5 野外太阳能供电系统
由于无法通过交流电对白龟山水库水质监测系统供电，因此必须选择适合当地环境的可靠的供电方案来解决此问题。根据白龟山水库的气候特点，本着绿色、节能、环保和低碳的原则，采用太阳能供电系统作为供电方案。
3 结语
应用物联网技术构建的监测系统实现了白龟山水库水环境指标的实时动态监测，云计算平台对监测信息进行及时快捷有效地处理并能实现信息共享，为加强水资源管理和提高用水安全提供了有力保障。
[摘 要] 煤矿安全已经成为社会非常重视和关注的问题。针对当前基于有线网络和固定传感器技术的监测系统存在监测盲区的问题，设计了一套基于Zigbee技术的无线传感器网络煤矿监测系统方案。分析了煤矿监测系统的结构，对系统的无线传感器网络部分进行了详细设计，包括硬件设计和软件设计。系统对预防煤炭安全事故有着重要的意义。
[关键词] 煤矿安全； 监测系统； 无线传感器网络； Zigbee协议； 节点
引言
我国煤矿开采方式只要是以矿工开采为主，多数矿井都有瓦斯、煤尘、火灾等隐患。我国煤矿生产形势一直十分严峻，煤矿频繁发生事故，给国家和人民都造成了巨大的损失。安全问题一直困扰着我国煤矿生产，是制约我国煤矿行业发展的主要障碍。但是目前我国使用的安全监测系统主要还是以现场总线为主，通过有线方式进行信息数据的采集和传输，这在矿井特殊环境下存在许多的弊端。如井下监测点数量有限，存在监控盲区；随着挖掘的深入，传感器无法实现快速跟进；一旦网络发生故障，系统就会瘫痪等。
无线传感器网络的网络自组织、结构灵活、以数据为中心的特点很适合矿井环境安全监测的应用，无线通信技术ZigBee的低功耗、低成本、覆盖范围大、高可靠性等都符合系统的要求，很好的解决了上述的弊端。本文设计的煤矿安全监控系统，是通过无线传感器网络实现对煤矿监控区域瓦斯浓度和温湿度等信号的采集测量，同时将所采集的信息在地面控制中心 PC 机上实时地显示出来，对煤矿井下环境数据进行全方位实时监测和智能预警，对煤矿的安全生产具有重大的意义。
1 总体结构
整个系统分为井上及井下两大部分，由协调器、终端节点、路由节点、监控计算机和监控中心管理系统组成。在主巷道的入口处架设协调器，在煤矿井下主巷道和采掘工作面中每隔几十米布设一个路由节点，矿井工作人员佩戴移动的终端节点，每个采掘区形成一个无线传感器网络，它通过协调器采用总线与地面监控计算机相连。其中协调器、终端节点、路由节点构成基于zigbee的无线传感器网络，三种节点相互配合，共同完成对瓦斯浓度、温湿度数据的采集、传输和对网络的管理。系统的总体结构如图1所示。
系统井下部分为路由节点和终端节点构成的ZigBee网络。终端节点上使用瓦斯传感器、温湿度传感器等对井下环境数据进行采集，并通过路由节点的转发送给井上协调器节点。协调器节点与监控计算机通过串行接口将数据传给监控计算机。监控计算机收集数据信息，对数据进行实时监测，并能够通过以太网或Internet将数据传送给监控中心。
2 节点硬件设计
协调器节点、路由节点和终端节点采用相同的硬件设计。考虑到系统具有低功耗和可靠性高等要求， PIC18F4620单片机具有低功耗、性能稳定的特点；CC2420射频芯片只需简单外围电路设计，且支持ZigBee协议。传感器节点采用PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片。节点的硬件结构如图2所示。
节点硬件平台以PIC18F4620单片机和CC2420射频芯片为核心，在单片机上扩展出SPI接口与CC2420进行连接，它们之间采用主从模式进行通信，同时还在外围扩展了RS232和RS485接口电路。针对影响矿井安全环境的因素，系统采用瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集，传感器采集的数据经过信号放大、A/D转换等处理后传输给控制器。然后节点利用CC2420射频收发器将数据发送给中心节点，当数据值超标，产生安全隐患时启动报警装置发出警报。瓦斯传感器采用LXK-3，可以实现瓦斯浓度4%以内的检测，且当持续半分钟检测到瓦斯浓度高于1%时，蜂鸣器发出报警信号。温湿度传感器采用SHT11，根据煤矿的温湿度参数自动对瓦斯传感器校零，从而提高瓦斯浓度报警器的准确性。节点采用9V电池供电，通过稳压器将电压输出转换为系统可用电压。
3 软件开发环境
MPLAB IDE是Microchip公司用于PIC 系列单片机的基于Windows 操作系统的集成开发环境，采用汇编语言或C语言使用内置编辑器创建和编辑源代码。MPLAB ICD 2 在线调试器实时调试可执行逻辑，使用 MPLAB ICD 2 器件编程器向单片机中烧写。
ZigBee协议栈由Microchip协议栈的3.5版本来实现。Microchip协议栈的3.5版本能够在大多数PIC18系列的单片机上进行移植，并支持各种ZigBee网络拓扑结构，能够实现全功能设备和精简功能设备的功能。
4 节点程序设计
在本系统中，节点设备的功能不同。传感器终端节点的主要功能是通过瓦斯传感器和温湿度传感器对矿井环境相关数据信息进行采集，并将数据发送给协调器节点；路由器节点的应用层程序主要功能是网络路由的维护、节点的管理和数据的传输等；协调器节点的任务是创建整个网络，并将从传感器节点传输来的数据通过串口传输给监控计算机，同时将控制命令发送给网络中的节点。传感器终端节点、路由器节点和协调器节点均有各自的应用层程序文件：RFD.c、 Router.c、Coordinator.c，这三个文件分别是终端节点、路由器节点和协调器节点的应用程序，分别实现了各自的功能。
终端节点、路由器节点和协调器节点三种节点的应用程序都是通过调用原语，通过改变原语的状态使ZigBee协议栈的各子层实现相应的操作来实现的。在程序的初始阶段都要先对看门狗、硬件、协议栈及其它部分进行初始化操作。节点初始化后，协调器节点建立并维护网络，路由器节点和终端节点在建好网络后加入网络，负责各自在网络中的任务。
4.1 协调器节点程序设计
协调器节点作为网络的中心节点，是无线传感器网络和监控计算机的联系纽带。它一方面要创建网络，对网络地址进行分配，并维护网络状态；另一方面要在收到数据请求时从终端设备节点读取数据信息，并将这些数据传送给监控计算机。在协调器节点开始运行后，要先对PIC18F4620单片机和CC2420芯片进行初始化操作，然后创建网络并对网络进行监听，将接收到的数据发送给监控计算机。节点的程序流程图如图3所示。
4.2 路由节点程序设计
终端节点和协调器节点之间可能因为距离等问题无法直接进行数据的传输，路由节点的功能主要是帮助协调器节点建立完整的网络，管理其覆盖范围内的传感器终端节点，对网络中传输的数据信息进行转发，类似于一个网络中继站。当协调器节点创建网络以后，路由节点要搜索并加入网络，然后管理其覆盖区域的传感器终端节点加入或离开网络。该节点的流程图如图4所示。
4.3 终端节点程序设计
系统的终端节点实现的功能是利用节点上的传感器对环境对象的数据进行感知和采集，对采集的数据进行一定的处理，然后通过CC2420射频芯片将数据通过网络发送给协调器节点。终端节点在收到协调器节点的数据请求命令后才会进行相关数据的采集和发送，在没有数据请求的时候处于休眠状态，以减少能量消耗。终端节点的软件流程图如图5所示。
5 结束语
将无线传感器网络应用到煤矿安全监测中，可随意增加移除监测节点，方便网络扩展，弥补了煤矿目前的煤矿生产安全监控系统的不足，具有重要的现实意义。
随着无线传感器网络和煤矿监控技术的发展，成本的不断下降和体积的进一步减小，无线传感器网络在煤矿安全监控系统中的大规模应用会很快实现，未来的煤矿安全监控系统会更智能、更完善、更稳定。
摘要：针对矿用胶带钢丝绳芯的漏磁在线检测及X光成像技术的应用与研究，将检测、成像及诊断系统的结合一体，完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。对重点隐患部位进行重点检查，及时发现隐患，实现对钢丝绳芯胶带的在线监测，保证设备安全运转。
一、前言
强力胶带机由于运输能力大，运输距离长，所以广泛应用于我国矿山等行业。但是由于强力胶带机运距长、负荷大、设备老化等问题，造成皮带接头易损、带身钢丝绳断裂，设备安全运转存在重大隐患。如果发生事故，不但会造成重大的财产损失，而且造成更为严重的人员伤亡事故。
彭庄煤矿矿现有钢丝绳胶带机2部，在设备运行中发现胶带接头的完好情况是整个胶带机安全运行的基础，现在皮带硫化接头的检查只凭肉眼观测，对接头的硫化仅凭经验，虽然在管理中要求司机在班中严格按规定巡检，但难免监测不到位，因此极不科学，很容易出现断带事故。
目前国内有钢丝绳芯探伤仪，存在着只能以“心电图”形式的记录，不能自动判断，需专业人员才能看懂，不便快速有效的发现胶带在运行中存在的隐患。通过钢丝绳芯皮带电磁在线检测及X光成像技术的应用研究，将检测、成像及诊断结合起来，对重点隐患部位进行重点检查检修，及时排除隐患，保证设备安全运转，为矿井的安全生产打下基础。
二、综合在线监测装置的工作原理及组成
1、工作原理：
首先，通过永久磁场对胶带钢丝绳芯进行充磁，当系统工作时，通过对胶带内钢丝绳芯磁通量的变化情况实现对胶带内钢丝绳芯的锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况实行高速、在线、电磁检测。当某处损伤超标或接头抽动超标时再启动 X射线部分进行低速在线或定点透视，从而使用户能更清楚、直观地看到损伤点或接头的透视图像，以便采取进一步的合理修复手段，防范隐患扩大或事故发生。
2、系统的组成：
电磁传感器：完成对输送带内钢丝绳芯的加磁及漏磁信号的拾取与检测；
X 光机系统：X光发射、接收装置、皮带定位装置，完成机架内皮带定位及其透视图像的实时采集；
下位计算机：完成对磁信号及视频图像的接收、预处理、打包、发送以及电源的提供；
上位计算机：完成对信号的接收、校验、后处理、存储与实时显示和报表打印。
3、系统的功能：
⑴完成输送带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位； ⑵完成输送带内钢绳芯损伤点或接头的 X 射线低速在线或定点透视；⑶检测数据及扫描图像可通过日期、接头号、位置等选项进行查询、观看和比对、分析；⑷系统最终出具检测数据、曲线图、文字报告，并具超限报警功能；⑸实现各检测值的长时间存储及报表打印；⑹系统可通过光纤远距离传输并可进入用户局域网实现数据共享；⑺对输送带进行辅助定位,并进行声音提示。
4、系统的特点：
⑴磁传感器形式：数字式、密集型、单箱式传感器；⑵磁传感器维护：无传感器调节窗口、温度自适应、彻底免维护、免调试；⑶系统模块化的多层单片机结构，使系统运行更快、更稳定、更容易实现更新换代；⑷面对用户的人性化、模块化、傻瓜型的软件设计，使用户无需懂太多计算机知识的人也可以轻松使用该系统；⑸系统可进入用户的局域网，实现数据共享；⑹可大大降低工人的劳动强度，改善其劳动工作条件，缩短检测时间；⑺人可以远距离进行X光透视,免辐射。
三、设备的安装与调试
1、磁传感器的安装：
传感器安装位置遵循以下原则：输送带抖动最小、要尽量远离强磁场、不易受砸、安装维护方便、信号传输距离尽量短等。
传感器应放在上皮带与底皮带之间， 首先将L 型固定板固定在输送带大梁上，套上U型螺丝，用螺母拧紧；再用直杆螺丝将传感器箱吊挂在 L 板上。传感器箱下表面距离底皮带上表面的高度调节为60mm+5mm，最后用螺母拧紧即可。
安装注意事项：
⑴传感器箱应安装在皮带抖动小的地方（最好安装在机头附近，靠近托辊的位置，但为了避免测试误差，请不要装在托辊正上方）；⑵用螺母固定传感器箱时，应加装弹垫,切记拧紧，防止长期震动导致螺母松动。
2、X光系统各部分的安装(仅限综合系统)：
现场安装期间，发现该装置的固定装置，不牢靠及X光机安装位置在上下胶带之间，要求上胶带胶带下平面与胶带机纵梁上平面之间有不低于300的间距，我们对机架的固定方式及托辊架进行了改造。
原有X光机架为落地式，它要求安装地点的底板必须与胶带平行方可安装，由于井下地理条件的不同及底板的起伏不平，造成机架安装后，X光机纵向移动架与胶带机纵梁交叉，影响机架前后移动距离。我们在与厂家技术人员研究后，提出将机架改造为吊挂式使用，具体方法如下：
⑴在机架前后两端，加工四根等距吊架，将X光机机架整体吊挂在胶带机纵梁上；⑵再在机架前后两端，加工四根拉杆，将机架与胶带机前后H架固定在一起；⑶原有胶带机上托架为插板式，托辊上沿只比纵梁高出60，我们在不停产的前提下将托辊架改造为固定式，且逐渐提高托辊安装高度，使胶带在通过监测装置处形成桥型段，既满足了监测装置的安装要求，又保证了矿井生产的正常进行。
四、使用的注意事项
1、硬件设备：
⑴传感器箱在运输安装时，应避免强烈的震动或碰撞；⑵操作该系统时，操作者必须经过计算机操作培训,并严格按照该使用说明书进行操作；⑶应定期检查传感器箱固定螺丝是否松动；⑷每次使用本产品时，应先进行设备自检，如果发现有设备损坏应及时修理或与厂家联系⑸X光机启动时,请勿在机架附近长时逗留。
2、软件使用：
禁止拷贝与该系统无关软件到本计算机，防止病毒侵入影响，使用 U盘或移动硬盘时先进行杀毒再使用。
禁止删除系统软件中的任何文件，防止软件无法正常运行。
五、常见问题及解答
1、实时监测过程中或处理数据过程中，计算机经常出现死机，不能正常运行：
⑴检查计算机所在室温是否高于35℃或低于 0℃，若是应降低或升高室温；⑵若室温条件满足，故障仍未排除，请检查计算机是否有病毒并用正版杀毒软件进行查杀病毒。
2、报表及图形数据打印，颜色太浅，无法看清。 更换色带、墨盒、硒鼓。
3、计算机自检时显示下位机连接不上：
⑴下位机电源是否已经打开；⑵USB 转光纤模块是否按操作规程（先启动工控机,待启动完毕,再按住 USB 转光纤模块按钮 3 秒）,如果不是,请按规定操作,便可正常连接下位机；⑶光纤是否折断(用激光笔从一侧照光纤,另一侧可见到光,即为完好)，若折断则需更换；⑷下位机通讯板损坏，需更换；⑸USB转光纤模块损坏,需更换。
六、结语
通过对彭庄矿井下主上仓皮带安装KJ581型钢丝绳芯胶带在线监测系统之后，通过该系统的投入使用，完成对胶带内钢丝绳芯锈蚀、断绳、接头抽动、移位、镀锌层老化等工况的高速、在线、电磁检测及精确定位。提高了胶带使用的安全性和可靠性，并针对胶带的重点隐患部位进行重点检查，及时发现隐患，实现对钢丝绳芯胶带的在线监测，保证设备安全运转，为矿井的安全生产奠定了基础。
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