減少礦井通風(fēng)能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

崔秀華

（朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院山西朔州036002）

減少礦井通風(fēng)能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

崔秀華

（朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院山西朔州036002）

在礦井的生產(chǎn)過程中，需要時(shí)刻對礦井的通風(fēng)效果進(jìn)行測試，保障礦井良好的通風(fēng)效果的同時(shí)，必須減少礦井通風(fēng)的能耗，尤其是無效益的能耗。結(jié)合相關(guān)的通風(fēng)阻力測試的原理，提出了一種以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心技術(shù)的礦井通風(fēng)參數(shù)的無線測試的方法與手段，進(jìn)而依據(jù)相關(guān)的參數(shù)開發(fā)出了一套礦井通風(fēng)參數(shù)無線測試的系統(tǒng)。通過對這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用與測試，其能夠?qū)⒌V井內(nèi)的濕度、溫度、風(fēng)量及風(fēng)速等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測量，并通過無線傳感傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備當(dāng)中，提升了測試準(zhǔn)確度，為及時(shí)改善礦井通風(fēng)并較少不必要的能耗提供保障。

礦井通風(fēng)測試系統(tǒng)；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用：能耗

現(xiàn)今，礦井通風(fēng)情況的衡量都是利用壓差計(jì)法以及氣壓計(jì)同步法來開展的，其中氣壓計(jì)法對于巷道兩端的時(shí)間控制比較難掌握，導(dǎo)致所測出結(jié)果的精準(zhǔn)度較低；壓差計(jì)法所測出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，但操作工序較多、繁瑣，且工作的效率較低。據(jù)此，創(chuàng)設(shè)了一種可以進(jìn)行無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)礦井通風(fēng)的參數(shù)測試法。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理的分析

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新興起來的一門技術(shù)，它是由很多微小的傳感器組成的，它的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有信息處理能力、感應(yīng)能力和無線通信等能力，它集成了傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新的研究領(lǐng)域，在環(huán)境、空間探索及煤礦領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。

對于礦井的工作來說，是在氣壓計(jì)同步法的基礎(chǔ)之上建立起的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測量時(shí)，主要是對礦井中安裝的無線測試的設(shè)備來建立起相關(guān)的連接，進(jìn)而對其中的風(fēng)流、風(fēng)速、風(fēng)量等進(jìn)行準(zhǔn)確的測量以及無線的傳輸。同時(shí)，相關(guān)測量的結(jié)果及數(shù)據(jù)還能夠在LCD上進(jìn)行同步顯示。

通常情況下，礦井通風(fēng)測試系統(tǒng)中應(yīng)用的都是網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中不僅包含了主礦井中的通風(fēng)多參數(shù)無線測試的設(shè)備，還包含了從礦井通風(fēng)多參數(shù)是無線測試的相關(guān)設(shè)備等等。通過這些設(shè)備來對礦井內(nèi)的通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行測量、采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而依據(jù)實(shí)際的測量效果來建立一個(gè)較為完善的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在對巷道內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息采集的同時(shí)，還能夠?qū)⑾鄳?yīng)的數(shù)據(jù)信息情況進(jìn)行發(fā)送與儲存。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)置

2.1 無線測試裝置的設(shè)置

對于礦井而言，無論是主礦還是從礦，在安裝無線裝置設(shè)備時(shí)，所有硬件的規(guī)格都是統(tǒng)一的。一般來說，礦井中安裝的主要是LED顯示的模塊及相關(guān)的指示燈，設(shè)備的控制按鍵，對溫濕度進(jìn)行測試的溫濕度傳感器、測試氣壓以及風(fēng)速等參數(shù)的相應(yīng)的傳感器、帶通濾波器和天線等等。

2.2 中繼路由節(jié)點(diǎn)

在礦井的通風(fēng)系統(tǒng)中，中繼路由節(jié)點(diǎn)的功能一般都是接受由礦井中的主測試設(shè)備上無線傳輸過來的測試數(shù)據(jù)、參數(shù)信息，并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中起到了一個(gè)中轉(zhuǎn)站的作用，不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的處理，功能相對比較簡單。一般情況下所包含的有芯片、電源模塊、時(shí)鐘模塊以及LED的顯示模塊。

2.3 傳感器設(shè)置

此系統(tǒng)中所應(yīng)用氣壓傳感器系統(tǒng)來對巷道內(nèi)的氣壓參數(shù)進(jìn)行測量，而后在與外界的設(shè)備通過無線傳感器相連，進(jìn)而將相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸與存儲。在礦井通風(fēng)測試系統(tǒng)中，采用的是數(shù)字式的溫濕度傳感器，其內(nèi)部不僅裝備了溫度與濕度的檢測儀器，同時(shí)還存在信號的變換以及加熱器等功能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主測試裝置程序設(shè)計(jì)

無線測試系統(tǒng)中所采用的是網(wǎng)絡(luò)自組織與自愈合的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模板，其中主要是以C語言為基礎(chǔ)來進(jìn)行相關(guān)程序的編寫，并逐步建立起相關(guān)的項(xiàng)目構(gòu)建。主礦井通風(fēng)多參數(shù)無線測試設(shè)備是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，必須先對其進(jìn)行初始化的設(shè)置，而后在依據(jù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)型號來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址，進(jìn)而對周圍能量進(jìn)行檢測與綁定，就能夠成功的創(chuàng)建其無線的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在系統(tǒng)建立完成之后，還需要對其他相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進(jìn)行接入與連接。

3.2 從測試裝置發(fā)送參數(shù)序設(shè)計(jì)

從測試裝置在經(jīng)過初始化之后，需要通過信號能量來對周圍存在的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，并發(fā)送連接的申請。主測試系統(tǒng)在接受其申請之后，從測試系統(tǒng)設(shè)備就會自動(dòng)的對周圍環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速等進(jìn)行檢測，并將檢測的結(jié)果發(fā)送給主測試裝置上，進(jìn)而便于對其進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理。

結(jié)語

（1）礦井通風(fēng)測試系統(tǒng)是在原本的礦井通風(fēng)阻力的測定方法上進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)與更新而來的。這種形式的礦井通風(fēng)多參數(shù)的無線測試方法能夠?qū)ΦV井進(jìn)行全方位同步的測試，同時(shí)對礦井通風(fēng)阻力的檢測方法有了進(jìn)一步的優(yōu)化與簡化。

（2）引用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能同時(shí)測量相距一定范圍內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)量，并將采集的多參數(shù)無線發(fā)送至主測試裝置，能夠有效的對礦井通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行無線的測試、傳輸與分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步化的測量與報(bào)告。此外，還可以將相關(guān)的信息進(jìn)行存儲，就可以利用計(jì)算機(jī)對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取與測試。

（3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全方位同步測試，節(jié)約時(shí)間，提高測風(fēng)效率，能夠高效快速地較少不必要的能耗,是一種新型的節(jié)能技術(shù)。

[1]呂西午,劉開華,趙巖.基于Zigbee的無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程,2010(36).

[2]張治斌,徐小玲,閻連龍.基于Zigbee井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方法[J].煤炭學(xué)報(bào),2009(34).

[3]鄧亞平,王旭.低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2011(47).