矿井综采工作面监测系统的设计

安徽理工大学 王 磊

为了解决井下综采工作面环境信息实时采集的问题，提出了一种将有线和无线技术相结合构建矿井远程监测系统的方法。该系统由井下综采工作面信息采集及传输和地面中心站上位机系统组成，利用ZigBee组建无线传感网络对井下综采工作面的瓦斯浓度、温湿度、CO浓度及粉尘等环境参数进行实时采集和传输，LoRa用于将信息传送至井下工业环网再由RS485传输到地面中心站。该系统将有线和无线技术结合，充分利用两种技术的优势，相较于传统矿井监测系统，具有功耗低、成本低、应用灵活等特点，具有一定的实用价值和推广意义。

在煤矿开采过程中，以瓦斯泄漏为主的灾害一直是亟待解决的重大问题，特别是我国在煤矿井下环境监测系统的设计和制造方面起步时间较晚，优化的空间较大。

对当前矿井监测系统分析得知，大部分是基于有线网络建立的，有线网络占用空间较大、井下布线繁琐、监测范围有限和无法及时随着掘进或回采的速度做到实时监测到的效果。针对目前有线网络在综采工组面实时环境参数监测的局限性，常用的解决方法是基于ZigBee构建的无线传感网络，无线网络具有灵活、可扩展性高等优点，非常适合井下综采工作面的实时环境参数的采集。本系统将ZigBee和LoRa无线技术及RS485总线相结合，组建一套对矿井综采工作面环境信息实时采集的系统。

该系统是通过ZigBee组网，对井下综采工作面环境参数进行实时监测，并通过LoRa无线技术完成井下主巷道中ZigBee-LoRa协调节点与LoRa节点的长距离信息传输，最终通过RS485有线网络将信息传输到地面中心站。……