煤礦開(kāi)礦過(guò)程中存在的安全隱患：  

    我國煤層自然賦存條件復雜多變，影響煤礦安全生產(chǎn)的因素多，是造成事故的客觀(guān)因素。煤礦開(kāi)采的煤層大多瓦斯含量大、透氣性低且地質(zhì)構造復雜，不易在開(kāi)采前抽放瓦斯，但在采掘時(shí)，瓦斯放散量大，再加上開(kāi)采煤層地質(zhì)條件復雜和開(kāi)采規模的擴大、開(kāi)采集約化程度的提高，導致采動(dòng)誘發(fā)的應力場(chǎng)、煤巖體裂隙場(chǎng)及瓦斯流動(dòng)場(chǎng)的變化更加復雜多變，在一定條件下，容易誘發(fā)煤與瓦斯突出和瓦斯的突然涌出現象，造成瓦斯事故。地質(zhì)的復雜可能帶來(lái)諸多問(wèn)題上，特別是周?chē)叵滤疂B水帶來(lái)的問(wèn)題，時(shí)刻危脅著(zhù)開(kāi)礦人員的安全。

    傳感器在現代礦業(yè)上的應用：

    為及時(shí)了解掌握礦山地下采礦活動(dòng)，提高礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)水平，需要地面人員及時(shí)快速的得到礦井里的溫度、滲出的水位、有毒氣體等信息，自動(dòng)化工業(yè)控制技術(shù)得到了廣泛的利用，利用現代化的通訊傳輸工具和檢測工具可以實(shí)時(shí)得到礦井內各種不同的數據。例如利用超聲波傳感器測量水位，借助氣體傳感器檢測瓦斯含量，采用溫度傳感器檢測溫度等等，通過(guò)這些工具可以在煤礦開(kāi)采實(shí)施中進(jìn)行時(shí)效具必須的控制。由于礦場(chǎng)占地面積大，地形復雜，需要企業(yè)耗時(shí)耗力的解決布線(xiàn)及現場(chǎng)的環(huán)境等問(wèn)題，這里向大家介紹是利用最新基于跳頻擴頻技術(shù)（FHSS）的邦納無(wú)線(xiàn)傳感器系統，上述所提到的問(wèn)題迎刃而解。

    邦納無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統成為礦場(chǎng)上的電子眼：

圖1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)品DX70系統結構圖

圖2 安裝于礦井超聲波傳感器和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)品

    由邦納的QT50U超聲波傳感器和DX70無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)品組成了井下采掘自動(dòng)監控系統，通過(guò)液位傳感器（QT50U）檢測當前井底的水池液位，遠程將數據準備的傳給在井口無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，再由加裝DATA RADIO裝置的信號中繼，最終將數據傳送到中央控制室，控制室做判斷，決定是否需要啟動(dòng)水泵往水池內抽水。這種煤礦礦井的移動(dòng)泵站控制技術(shù)集數據實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、傳感器技術(shù)、日常監督管理為一體，可以有效監控礦山井下采掘環(huán)境的變化。

    不光是超聲波傳感器，邦納無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統在實(shí)際中的應用中，適用于各種已有的傳感器安裝，減少了布線(xiàn)距離增加的成本，解決了礦場(chǎng)布線(xiàn)障礙 （土堆, 山丘 河流…）及生產(chǎn)中斷或是在室外工作的限制，并且解決了需要耗時(shí)耗力的布線(xiàn)及現場(chǎng)的環(huán)境等問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品成為名符其實(shí)的電子眼。

    圖1是邦納無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統DX70征對于煤碳礦場(chǎng)所實(shí)施的系統結構圖

圖3 QT50U超聲波測量水位

圖4 配有DX70節點(diǎn)的礦井

圖5 煤礦礦井的移動(dòng)泵站控制

圖6 煤礦礦井的移動(dòng)泵站控制

圖7 位于山坡頂上的控制箱-內有Data Radio和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)關(guān)

    上圖是某一個(gè)中型的煤礦企業(yè)采用無(wú)線(xiàn)傳感器和超聲波傳感器組成的井下采掘自動(dòng)監控系統的現場(chǎng)圖，圖3是安裝了QT50U超聲波的測量?jì)x，圖4是在該井口裝有DX70節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)傳感器，圖5、圖6是煤礦礦井的移動(dòng)泵站，圖7是裝有Data Radio和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)關(guān)的位于附近山坡頂的控制箱。如圖1所示，井下采掘自動(dòng)監控系統在超聲波傳感器和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的緊密結合中完美的實(shí)現了遠程數據采集和實(shí)時(shí)監控。通過(guò)數據的采集，計算機實(shí)時(shí)控制，抽水移動(dòng)平臺可以自由移動(dòng)到任何水位較低的水池。

    邦納無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統拓撲:

    無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統網(wǎng)關(guān)作為主設備擔負著(zhù)各個(gè)節點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統進(jìn)行通訊，實(shí)現數據交換。節點(diǎn)負責現場(chǎng)數據的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節點(diǎn)數量可靈活配置.

    圖釋?zhuān)翰捎眯切途W(wǎng)絡(luò )拓撲技術(shù)， 如一個(gè)網(wǎng)關(guān)及15個(gè)節點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與各節點(diǎn)實(shí)行雙向通訊。

    圖釋?zhuān)壕W(wǎng)關(guān)作為主設備擔負著(zhù)各個(gè)節點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統進(jìn)行通訊，實(shí)現數據交換。

    支持的通訊協(xié)議有：

    1. RS-485 Modbus RTU

    2. Modbus TCP

    3. Ethernet IP

    節點(diǎn)負責現場(chǎng)數據的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節點(diǎn)數量可靈活配置。

    邦納無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的技術(shù)參數：
  
    Frequency Hopping Spread Spectrum （FHSS） 無(wú)線(xiàn)電跳頻擴頻以及Time Division Multiple Access （TDMA）時(shí)分多址控制架構的技術(shù)結合, 抗干擾強。

    無(wú)線(xiàn)工業(yè)級I/O 系統, 4 路開(kāi)關(guān)量I/O, 2路模擬量I/O, 連接信號丟失輸出

    網(wǎng)關(guān)與節點(diǎn)為雙向數據傳輸, 包括數據傳輸的應答

    堅固的外殼, 防護等級為IP67

    即插即用

    2.4 GHz 頻率

    內建信號強度指示

    內置或外置天線(xiàn)可選, 天線(xiàn)種類(lèi)繁多

    超遠距離3.2 Km

    總結：

    近年來(lái)，礦山企業(yè)特別是煤礦企業(yè)頻頻發(fā)生重特大安全事故，造成大量人員傷亡，這已成為國家和企業(yè)的心中之痛。一個(gè)重要的原因是在防范事故上缺少高科技手段。通過(guò)安裝自動(dòng)監控的系統，及時(shí)發(fā)現事故苗頭，迅速采取有效措施，相信事故會(huì )大為減少。利用采礦自動(dòng)監控系統，就會(huì )及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，實(shí)施有效監管理，提高安全防范。這一系統推廣應用后，通過(guò)自動(dòng)化監控系統就能在地面上隨時(shí)、動(dòng)態(tài)掌握井下采掘情況，實(shí)現對礦山地下開(kāi)采活動(dòng)的有效監督，從而促使礦山企業(yè)提高管理企業(yè)的科技水平。

    附：

    1．FHSS-無(wú)線(xiàn)電跳頻擴頻技術(shù): 載波頻率受一個(gè)偽隨機碼的控制，在其有效工作帶寬范圍內，按PN碼的隨機規律不斷改變，實(shí)現頻譜擴展。同時(shí)在接收端，接收機的頻率合成器受相同的偽隨機碼控制，并通過(guò)同步措施，保持與發(fā)射端的跳變順序一致， 最終實(shí)現雙向通訊。 跳頻的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強，相比其他單一頻率通訊方式（例如數傳電臺），一旦在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上通訊受到外界噪聲干擾，便可以主動(dòng)跳變到其他頻道上繼續通訊。

    2．Data Radio 是串口線(xiàn)的完美替代者,實(shí)現信號中繼，消除地形所帶來(lái)的對無(wú)線(xiàn)通信的影響。

    3．DX70無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統接線(xiàn)圖