摘要：就煤矿产业开展信息化、数字化改建来说，可以快速的提升煤矿产业的安全生产的效益。在信息化构建的环节当中，底层控制网络怎样建立以及怎样实现统筹的通讯平台，变成煤矿信息化开展过程的当中迫切想要解决的问题。
关键词：WSN；煤矿井下；无线网络平台关键技术
煤炭是中国主要的能源之一，煤矿产业生产的最为突出的问题就是安全与工作效率。为了处理安全作业以及提升劳动生产效益之间的矛盾，就要求构建起高质量的安全自动化生产矿井。想要构建起这样的一种作业形式就要求我们对产业开展信息化、数据化改建。现如今，怎样就煤矿产业开展信息化、数字化的改建，在大框架以及准则层面上已经达成了共识，也就是在构建完善的自动化体系的标准之上，以构建统一的信息平台以及统一的信息化平台作为根本，构建所有矿井信息结合的数据化煤矿产业。
1现有底层监控网络的不足
（1）有线通讯体系的通讯质量非常之差:因为工作面、挖掘面是一个不断位移的作业环境，伴随着煤炭挖掘进程的不断深入与发展的过程，作业面各个大型钢铁装置要求我们不停地循环跟进，在挖掘以及掘进的环节当中装置间彼此的位置也处在一个动态变化的状态，对应作业面的空间形态也是一个动态变化的过程。有线输送的形式很难配置这样的一种不断移动转变的作业场地，各个因素形成传输电缆破损以及拉断的情况之时可能会出现，作业面移动音频以及视频通讯也是不可能的，这样一些问题为煤矿的安全作业埋下了隐患。
（2）灵活性不强:因为各个总线体系的有线特征与通讯协议不兼容性质，让作业面、挖掘面新增加装置或是体系开展整改非常艰难。
（3）开放性不强:就单系统的层面出发，总线体系是一种开放的体系架构，只用装置借助对应的总线软硬件规程，就可以完成检测体系之间的通讯。但就作业面、挖掘面的层面而言，体系较多，因为各个体系实际上借助的总线规格有所差异，各个体系之间不兼容。就拿山东龙口北皂煤矿作业作为实例，液压支架检测、采煤机借助规格为485的总线体系，作业面前后部溜子、顺槽皮带等以Modbus总线体系，但想要借助这样的一种体系实现自动化非常的困难。
（4）各个体系依旧是属于一个孤立的“信息孤岛”:因为底层的各项体系无法实现彼此之间的通讯，这种体系之间无法构成信息之间的共享。就底层各体系来看，各个监测数据在客观上彼此相联结起来的，假若实现了信息之间的共享，借助数据融合工艺，将可以实现已有体系增倍器的功效。
2基于WS N矿井综合监控通信平台
2.1通信平台应用模式设计
从WSN在底层检测通讯层面所起到功效，能够分成两种不同的体系。第一种应用体系为常规的通讯体系。这种体系指的就是在煤矿产业正常运作的环节当中，WSN所开展的常规的数据输送，这个时候的WSN所发挥的功效就是一个常规的通讯渠道。在这样的一种体系运作之时，WSN主要考虑数据链接的安全性、节点进入以及推出的稳定性质等相关题。第二种运用体系是灾难预警通讯体系。这样的一种体系指的就是日常作为常规运用的无线传感器网络，一旦出现有重大安全事故之时，立即切换成为救灾通讯时所用的网络。在这样的一种体系运作之时，WSN主要借助通讯的连接性开展。
就WSN其自身的作业位置考虑，也能够分成是两种体系。第一种是要求使用低功耗体系。这种体系主要是就工作在人很难抵达的区域的WSN来说的，譬如布设在对应安全事故频发区域的采空区使用检测环境转变的无线节点。因为工作人员很难进入到这样的一些区域当中，所以要求其功耗尽可能的降低，让体系可以长时间稳定的展开检测。第二种是功耗无限制体系。这样的一种体系主要是就布设在人可以抵达区域的WSN节点来说。譬如布设在大巷当中的用于定位的节点。
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2.2通信平台特点
（1）工作环境的特殊性
煤矿作业面隧道是有限空间;作业面布设有支架、采煤设备、刮板运输器械等大型金属装置与煤、岩等对应介质，所以是一种非均匀异质边界的空间体系;不仅如此，伴随着作业面的掘进，信息输送的空间状态也出现有不断的转变。所以，作业面无线传感器网络的作业环境将是一个“有限异质可变空间”。依照作业的需求，作业面无线传感器网络节点只可以配设在对应的装置之上，伴随着采煤作业面的掘进，节点可能会展开移动，这样的一种作业面隧道的特性，使得WSN网络节点展现出一种带状布置的形态。
（2）传输的数据优先级别不同
底层监控体系通讯平台是对生产一线的状况检测的通讯线路;不仅如此更是工作在该体系之下职工的通讯平台。所以，在体系中要求要输送的数据主要是有:远程控制信号，譬如地面对作业面溜子的开启停止控制指令;各个监控信息，譬如矿压、装置开停模式等;还有检测作业面的视频讯息;与现场工作职工的语音通讯信息。这样的一些数据的重要等级是有所差异的，在其当中控制信号直接和作业安全之间有着密切联系，所以最为关键;但是各个检测数据包含有视频信息，因为监控体系通常其自身就有着本地封锁的性能配置，重要性在其次;现场作业人员的音频通讯信号是最不重要的。所以，运用于地面监控网络的WSN体系，要求有着一定的传输数据的优先等级体系，就所输送的信息依照重要等级上的差异其对应的传输体系也会出现对应的差异。
（3）工作模式能实现自动切换
因为WSN的无线、自组建的特性，以WSN来当作是底层监控网络最大的优点所在就在于出现紧急状况之下还能够维持通讯的运作。但是工作在正常体系以及工作在救灾通信体系下，传送信息的优先等级有所差异。在正常作业的情况下，原本重要等级最低的音频信息，在救灾通讯体系下，优先等级最大。除此之外，在城规作业状况之下，通讯效益是最值得我们所注重的内容，在救灾通信体系之下，功耗以及其持久性变成了我们最值得注重的问题。所以，应用在底层检测网络的WSN体系，要求有着对应的体系转变体制，有着在一定环境下满足作业体系自动转变的功能。
3基于WSN的煤矿井下无线网络平台的构建
无线传感网络是最底层通讯平台，将总线网络的信息或是各个传感器信息开展综合，之后借助千兆骨干以太网传输至企业网中运用。尤其值得注重的是:因为煤矿井下的各个变电站的环境要更好，正常状态下井下千兆环网交换机通常都配置在井下变电站当中，所以，就井下变电站当中的装置则不用借助无线传感网络来当作是通讯平台。
在具体开展过程当中，无线传感器节点能够安置在巷道、作业面、采空区的固定区间，用作收集巷道内的瓦斯浓稠度、室温、通风情况数据等，并和其余的节点展开通讯;也能够配带在作业人员上或者布设在移动装置之上，用作监测矿工具体地点、装置现状与生产数据等。假定其无线网络是根据簇的网络体系，那么在对应区间当中的传感器节点就会形成一个簇，该簇当中的节点之间就可以实现通讯，并由簇头节点来与其他的簇之间建立起关联，不仅如此将节点收集信息输送至骨干以太网络当中，实现无线传感器网络和有线网络的连接。
4结语
本文首先阐述了现有底层监控网络的不足，然后针对性地提出了能够弥补这些不足的基于WSN的煤矿井下无线网络平台关键技术，其以无线传感网络最为工作面统一通信平台构架，其具备经济性、通信可靠性、开放性与信息共享机制易实现等优势，以期为相关研究提供借鉴。
参考文献：
[1]任鹏. 基于跨层设计的煤矿井下无线传感器网络路由协议研究[D].中国矿业大学,2016.
[2]王政. 煤矿井下无线传感器网络时间同步研究[D].安徽理工大学,2016.
[3]员曼曼. 煤矿井下无线传感器网络时间同步算法研究[D].内蒙古科技大学,2015.
作者简介：代鹰（1990-04-13），男，汉族，籍贯：陕西省西安市，当前职务：电工，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：煤矿井下掘进工作面无线网络研究
论文作者:代鹰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/24
标签：作业论文; 体系论文; 通讯论文; 煤矿论文; 井下论文; 节点论文; 网络论文; 《基层建设》2018年第8期论文;