基于物联网的矿井内有害气体监测报警系统设计

王 海，刘 岚

（甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020）

在金属矿产[1]不断发掘开采的今天，为了防止有害气体进入人体，科学界提出很多有害气体监测报警方法，但是无论任何方式都存在各自的缺点，所以研究一项新型报警系统势在必行，是矿井开采发展道路上的垫脚石，所以利用物联网发展技术对矿井有害气体的采集研究进行分析，从而确定有害气体监测报警系统的组成。

1 矿井内有害气体监测报警系统设计

图1 有害气体监测报警系统概念图

现在很多矿井有害气体监测处理系统应用的理念大多是采取有线电路连接方式，但是在气体浓度测量方面却很欠缺，这在一定程度上就会存在监测系统保护矿井的拓展性不高、监测报警效果差等缺陷，因此结合物联网技术，将感知气体敏感度的理念融合在有害气体监测报警系统中，这对矿井有害气体的采集处理来讲将会是一项重大的突破，有助于矿井内有害气体的处理排出。图1是基于物联网的矿井内有害气体监测报警系统概念图。

从图1概念图能够发现，将气体采集情况根据系统数据分析进行属性分类，在后期有害气体监测过程中非常关键。

1.1 气体监测架构设计

有害气体监测研究是把矿井中空气里面的有害气体浓度转化为电信号的过程，从而在有害气体浓度超标后就引发电路报警模块进行报警。有害气体在扩散过程中形成的电信号，在监测报警系统中通过电子线路处理之后，会达到监测报警系统的敏感位置，因此矿井内有害气体浓度在超标的时候就会触发监测报警系统引发报警，所以将物联网技术应用到对矿井有害气体的监测报警方面是一项非常创新的课题，因为监测报警系统的性能对矿井内有害气体监测和浓度控制指标有重大影响。

1.2 气体采集模块电路设计

在金属矿产资源的勘查与开采中，矿井中有害气体的存在不可避免，而监测报警系统的关键所在就是有害气体采集模块的电路设计。研究气体采集电路的手段必不可少，在气体采集的过程中，要加强对有害气体元素测量值的精确。对矿井中空气的组成要详细的进行浓度分析，可以说气体采集模块是气体监测报警系统中非常关键的一个部分，因为矿井的空气组成多存在对人体有害的气体，亦或是易燃易爆炸的气体，威胁着安全生产的发展，因此有害气体监测系统可以对矿产挖掘过程中存在的不良因素进行及时发现并解决。

在矿井中工作是一项很艰难的工程，因此对于气体采集模块电路的设计要尽可能做到精确，避免传统方法产生的分辨度低、效率差的缺陷，将监测报警系统的每一个电路部件都严格把关，只有这样才能保障对有害气体的区分收集，在一定程度上，完善气体采集模块电路的设计也是对于矿井开采的安全保障。

2 实验论证分析

通过研究矿井内气体的存在方式以及对基于物联网的矿井内有害气体监测报警系统优劣的研究，以某个矿井为例，根据本文监测报警和传统方式的特点对该矿井内气体进行探究分析，将两组获得的数据进行重组计算，从而确定这两种方式对于有害气体的识别度，可以更加高效的确定监测矿井内有害气体的准确性。如表1所示是通过本文监测报警系统对该矿井进行探测研究获得的数据。

表1 矿井有害气体识别度分析表

表2是传统方法对矿井内气体识别度统计。

表2 矿井有害气体识别度分析表

通过表1与表2数据可以看出，本文方法与传统方法在有害气体识别过程中存在差异，图2是根据试验数据绘制的识别度对比图。

图2 曲线对比图

由图2可以看出，本文设计系统较传统方法有害物质识别度高17.65%，对矿井内有害气体的处理起到关键的作用。

3 结语

在社会的不断发展与经济体系不断建成的道路上，金属矿产资源的需求量越来越大，所以金属矿产资源的探测及开采方法是各个国家都争相探究的。地质探勘工程的实质就是对金属矿产资源等的可行性研究及有效探测开采，所以创新矿井内有害气体监测报警系统也是矿产资源开发的助力之一，需要大力发展推进。