煤礦安全監控信息處理方法研究的論文
摘要：煤炭資源是我國經濟發展的能源基礎，是維持我國經濟高速發展的重要保障。然而，煤礦開采是一個危險行業，煤炭安全生產的嚴峻形勢一直制約著煤炭工業的發展，也嚴重威脅著煤炭職工的身體健康和生命安全。在這樣的情況下，就必須加大科技投入力度，在煤礦幵采過程中尤其應該實現安全監測科學技術的突破，加大對井下環境安全的預防監控力度。
關鍵詞：煤炭資源；煤礦安全生產；安全監測
將物聯網感知技術應用在煤礦安全監測系統中，將各種不利影響都消除掉，為煤礦的安全生產提供了進一步的保障，也保障了煤礦工人的人身安全。可以看出，基于物聯網感知的煤礦安全信息處理是現代煤礦的發展目標，因此，一定要加強這項技術的建立，將煤礦安全監控信息處理中存在的問題消除掉，為煤礦的安全生產提供進一步的保障。
1煤礦安全監控技術的發展現狀
目前，煤礦的綜合自動化系統，基于工業以太環網提高通信的冗余性，為信息提供了可靠、實時的傳輸結構。但是，由于煤礦井下環境復雜，有線通信網絡無法達到一些區域，有限的監測點也無法全方位監測工作面等安全關鍵區域的災害信息，不能夠實現對關鍵區域的完全覆蓋，導致有線通信網絡在井下范圍內存在盲區。因此，為了提高信息傳輸的可靠性和速度，減少礦山信息監測盲區，增強事故情況下安全信息監控系統的應急通信能力，就需要改進網絡分布的合理性和冗余。而且，如何在安全生產過程中打破當前各類監控子系統之間的非兼容狀態，實現人員、設備和安全環境監測協同有效地控制以及網絡管理的協調統一就顯得尤其重要。
2煤礦安全監控物聯網感知架構設計
2.1物聯網感知礦山的基本含義
作為應用物聯網的一個重要領域，“感知礦山”是通過各種感知手段，實現對真實礦山整體及相關現象的.智能化、數字化及可視化，把感知技術、傳輸技術、信息技術、現代控制技術等與現代采礦技術緊密結合，構成礦山人與物、人與人、物與物相聯的網絡，對礦山運營與安全生產的各個環節進行全面管理控制。
2.2感知礦山物聯網基本應用模型
物聯網層次結構分為三層，自下向上依次是：感知層、網絡層、應用層。感知層是物聯網的核心，是信息采集的關鍵部分。感知層位于物聯網三層結構中的最底層，其功能為“感知”，即通過傳感網絡獲取環境信息。感知層是物聯網的核心，是信息采集的關鍵部分。感知層解決礦山物理環境的信息獲取的問題，所需要的關鍵技術包括檢測技術、短距離有線和無線通信技術等。網絡傳輸層無線通信技術、網絡技術等。應用層解決的是信息識別處理和人機交互的問題。
2.3物聯網無線接入技術
為保證煤礦安全，還需要將Zigbee無線通信應用其中，主要是由于Zigbee不僅是可以自動檢測，還屬于無線控制范疇，其能耗較小，可以保證通信鏈路質量，且可以自動調整與發射，這些都是其他通信技術無法比擬的。
2.4安全監控物聯網感知網絡的實現
無線傳感器網絡的快速展開、自組織、多跳路由、動態拓撲等特點使其成為井下無線通信網絡的理想選擇，尤其是多路由的信息傳輸方式可以克服因巷道彎曲、分支等造成的無線信號嚴重損耗問題。因此把無線傳感器網絡應用到煤礦物聯網感知層中，研究開發真正適合煤礦環境使用的安全監控感知層網絡，全面提升煤礦安全監控能力是當前煤礦安全生產一項十分緊迫的課題。
3感知煤礦安全狀況的信息融合處理技術
3.1信息融合的基本過程
信息融合的目標是利用多傳感器共同聯合操作的優勢，通過對信息的優化組合提取出更多的有用信息，提高整個傳感器系統的有效性。按照數據抽象和目標識別的層次，把信息融合分為三級：數據級、特征級和決策級。（1）數據級數據級融合是對來自傳感器原始數據的直接進行融合，由于是原始數據直接關聯，故要求各傳感器的信息要來自同類型或相同量級的。這是最低層次的融合。其特點是能提供盡可能多的現場數據和細微信息。其融合過程如圖3所示。（2）特征級特征級融合屬于中間層次，通過綜合分析和處理來提取多傳感器的特征信息，以便作出正確的決策。其融合過程如圖4所示。其特點是：通過提取與決策分析有關的特征，實現了信息壓縮，有利于快速處理，并能最大限度地使決策分析所需要的特征信息與融合結果相一致。（3）決策級決策級融合是一種高層次融合，它充分利用特征級融合所提取的各種特征信息，從具體決策問題的需求出發，采用適當的融合技術來實現。決策級融合是三級融合的最終結果，是直接針對決策目標的，對傳感器的依賴性小，傳感器可以是同質的，也可以是異質的，有較強容錯性，結果直接影響決策水平。其融合過程如圖5所示。
3.2感知煤礦安全的信息融合策略
為了能夠由瓦斯、一氧化碳、煤塵、氧氣、風速和溫度等環境參數對煤礦井下的環境安全狀況作出準確判斷和感知，按照操作對象的特點，在信息融合系統中設計了兩級融合，如圖6所示。圖6感知安全的信息融合結構4總結隨著經濟與科技的發展，煤礦現有安全監控系統呈現出技術落后的情況，不僅功能過于單一，還存在監控盲區，更無法實現聯動聯控。在物聯網時代到來以后，將物聯網感知技術應用到煤礦安全監測中，不僅改變了煤礦安全監控信息處理現狀，也減少了不良事故的發生。
參考文獻
[l]呂然我國煤礦安全監察體制存在的問題及對策探析長春：東北師范大學，2010.
[2]尹洪勝煤礦瓦斯時間序列分析方法與預瞀應用研究徐州：中國礦業大學，2010.
[3]孫繼平煤礦安全監控技術與系統煤炭科學技術，2010，38（10）：1-4.
[4]李泉溪，孫君頂基于無線傳感器網絡的煤礦報警系統節點的設計及實現微計算機信息，2008，24（2）：265-267.
[5]張申，丁恩杰，徐釗，等物聯網與感知礦山專題講座之二——感知礦山與數字礦山、礦山綜合自動化工礦自動化，2010，11：129-132.
[6]劉建，朱華，鄭之增，等煤礦救援機器人的通信系統設計煤炭科學技術，2009，37（8）：87-90.
[7]付華，李根基于聚類瓦斯傳感器故障預測研究微計算機信息，2010，（9）：33-34.
[8]朱小明淮北礦業集團煤礦安全監管系統研究與設計西安：西安電子科技大學2007.
[9]王軍號，孟祥瑞．基于物聯網感知的煤礦安全監測數據級融合研究［J］．煤炭學報，2012，08:1401－1407．
[10]馬小平，等．物聯網、大數據及云計算技術在煤礦安全生產中的應用研究［J］．工礦自動化，2014，04:5－9．
[11]謝廣元．選礦學［M］．徐州:中國礦業大學出版社，2005．
[12]楊愛民．浮選入料截粗系統在呂家坨選煤廠的應用［J］．煤炭科學技術，2008，10:111－113．
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