论文摘要
近期,随着矿难频发,煤矿安全生产已成为一个全球性难题。2010年年初至8月份,一共发生的14起煤矿的重特大事故,安监总局称1至5月中国煤矿事故共死亡1012人,全年共有4150人死于煤矿事故,像这样每年成千的煤矿工人死于煤矿事故,使煤矿业成为中国最危险的工业之一,所以建立煤矿安全管理监测系统非常必要。目前,大部分煤矿已经建设了瓦斯监控、通风检测、人员定位、程控电话、视频监控、移动指挥等系统,实现了煤矿安全生产的基本应用。但由于各系统之间彼此独立,不能综合应用各种信息、进行统一的应急指挥调度。因此,一个高效的煤矿安全生产监测系统应该能够将已建的各种系统进行完好的融合,提高有效信息的利用率。煤矿地面的生产管理部门、辅助部门必需与井下作业及时协调,所以煤矿通信网络必须既满足井下安全生产、应急指挥调度的需要,又要满足地面生产指挥、日常管理以及人们生活等各方面的通信需求。本文通过对国内外煤矿安全管理通信系统的对比,提出了我国安全生产无线远程监测体系结构。同时对整个管理、远程监测体系的每个层次进行了划分以及定义,将整个系统硬件平台划分为四级,对每一级网络的网络结构及各级之间的联接方式通道都进行了简述,重点是对井下无线传感器网络和WiMax网络模型进行设计。本文设计的煤矿网络移动通信系统主要分为地面和井下,地面的通信系统考虑到煤矿的基础网络主要采用光纤进行传输既可以提高传输速率也可以减少成本,井下采用无线有线+无线,在主巷道易布线的地方采用光纤作为骨干网,接入企业IP网后往地面传输信息,在不易布线的井下工作面采用无线传感器网络和WiMax的mesh自适应网络结合,灵活的组网、高速的数据传输、低成本,无线传感器网络采用自适应网络节点。本文还重点介绍了无线传感器网络及无线传感器的各个节点,无线传感器的节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。传感器模块采用MC112瓦斯传感器,SHT11数字型温湿度传感器,放大器采用飞利浦公司生产的LM358,模数转换器采用TI公司的ADS5500,在处理器的选择上,Samsung公司的基于ARM公司的ARM920T处理器核的S3C2410处理器,无线通信模块射频单元选用ADI公司的AD9355射频收发器,其中全集成单通道发射机和双通道接收机,因而该器件可以用于移动式和固定式WiMax无线网络系统。最后介绍了无线传感器网络通过网关接入WiMax网络,还有传感器节点程序的流程可根据其编写软件程序。最后对全文做了总结,并对今后的煤矿管理通信系统作出了展望。