煤矿安全监控信息处理方法研究

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摘要：煤炭资源是我国经济发展的能源基础，是维持我国经济高速发展的重要保障。然而，煤矿开采是一个危险行业，煤炭安全生产的严峻形势一直制约着煤炭工业的发展，也严重威胁着煤炭职工的身体健康和生命安全。在这样的情况下，就必须加大科技投入力度，在煤矿幵采过程中尤其应该实现安全监测科学技术的突破，加大对井下环境安全的预防监控力度。

关键词：煤炭资源；煤矿安全生产；安全监测

将物联网感知技术应用在煤矿安全监测系统中，将各种不利影响都消除掉，为煤矿的安全生产提供了进一步的保障，也保障了煤矿工人的人身安全。可以看出，基于物联网感知的煤矿安全信息处理是现代煤矿的发展目标，因此，一定要加强这项技术的建立，将煤矿安全监控信息处理中存在的问题消除掉，为煤矿的安全生产提供进一步的保障。

1煤矿安全监控技术的发展现状

目前，煤矿的综合自动化系统，基于工业以太环网提高通信的冗余性，为信息提供了可靠、实时的传输结构。但是，由于煤矿井下环境复杂，有线通信网络无法达到一些区域，有限的监测点也无法全方位监测工作面等安全关键区域的灾害信息，不能够实现对关键区域的完全覆盖，导致有线通信网络在井下范围内存在盲区。因此，为了提高信息传输的可靠性和速度，减少矿山信息监测盲区，增强事故情况下安全信息监控系统的应急通信能力，就需要改进网络分布的合理性和冗余。而且，如何在安全生产过程中打破当前各类监控子系统之间的非兼容状态，实现人员、设备和安全环境监测协同有效地控制以及网络管理的协调统一就显得尤其重要。

2煤矿安全监控物联网感知架构设计

2.1物联网感知矿山的基本含义

作为应用物联网的一个重要领域，“感知矿山”是通过各种感知手段，实现对真实矿山整体及相关现象的智能化、数字化及可视化，把感知技术、传输技术、信息技术、现代控制技术等与现代采矿技术紧密结合，构成矿山人与物、人与人、物与物相联的网络，对矿山运营与安全生产的各个环节进行全面管理控制。

2.2感知矿山物联网基本应用模型

物联网层次结构分为三层，自下向上依次是：感知层、网络层、应用层。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。感知层解决矿山物理环境的信息获取的问题，所需要的关键技术包括检测技术、短距离有线和无线通信技术等。网络传输层无线通信技术、网络技术等。应用层解决的是信息识别处理和人机交互的问题。

2.3物联网无线接入技术

为保证煤矿安全，还需要将Zigbee无线通信应用其中，主要是由于Zigbee不仅是可以自动检测，还属于无线控制范畴，其能耗较小，可以保证通信链路质量，且可以自动调整与发射，这些都是其他通信技术无法比拟的。

2.4安全监控物联网感知网络的实现

无线传感器网络的快速展开、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点使其成为井下无线通信网络的理想选择，尤其是多路由的信息传输方式可以克服因巷道弯曲、分支等造成的无线信号严重损耗问题。因此把无线传感器网络应用到煤矿物联网感知层中，研究开发真正适合煤矿环境使用的安全监控感知层网络，全面提升煤矿安全监控能力是当前煤矿安全生产一项十分紧迫的课题。

3感知煤矿安全状况的信息融合处理技术

3.1信息融合的基本过程

信息融合的目标是利用多传感器共同联合操作的优势，通过对信息的优化组合提取出更多的有用信息，提高整个传感器系统的有效性。按照数据抽象和目标识别的层次，把信息融合分为三级：数据级、特征级和决策级。（1）数据级数据级融合是对来自传感器原始数据的直接进行融合，由于是原始数据直接关联，故要求各传感器的信息要来自同类型或相同量级的。这是最低层次的融合。其特点是能提供尽可能多的现场数据和细微信息。其融合过程如图3所示。（2）特征级特征级融合属于中间层次，通过综合分析和处理来提取多传感器的特征信息，以便作出正确的决策。其融合过程如图4所示。其特点是：通过提取与决策分析有关的特征，实现了信息压缩，有利于快速处理，并能最大限度地使决策分析所需要的特征信息与融合结果相一致。（3）决策级决策级融合是一种高层次融合，它充分利用特征级融合所提取的各种特征信息，从具体决策问题的需求出发，采用适当的融合技术来实现。决策级融合是三级融合的最终结果，是直接针对决策目标的，对传感器的依赖性小，传感器可以是同质的，也可以是异质的，有较强容错性，结果直接影响决策水平。其融合过程如图5所示。

3.2感知煤矿安全的信息融合策略

为了能够由瓦斯、一氧化碳、煤尘、氧气、风速和温度等环境参数对煤矿井下的环境安全状况作出准确判断和感知，按照操作对象的特点，在信息融合系统中设计了两级融合，如图6所示。图6感知安全的信息融合结构4总结随着经济与科技的发展，煤矿现有安全监控系统呈现出技术落后的情况，不仅功能过于单一，还存在监控盲区，更无法实现联动联控。在物联网时代到来以后，将物联网感知技术应用到煤矿安全监测中，不仅改变了煤矿安全监控信息处理现状，也减少了不良事故的发生。

作者:吕文浩 单位:正龙煤业城郊煤矿

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