前言：
在我國的能源產(chǎn)業(yè)中,，礦資源占我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的70％左右,，預(yù)計到2050年還將占50％以上。因此,，礦業(yè)在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將是我國的主要能源,。而在中國的經(jīng)濟中礦業(yè)主要指我國的煤礦產(chǎn)品。當(dāng)前,，我國經(jīng)濟的快速增長,，對煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。目前煤礦的開采中安全事故時有發(fā)生,，因此在煤碳產(chǎn)業(yè)中,，安全控制，安全生產(chǎn)成為產(chǎn)業(yè)鏈中重要的輔助環(huán)節(jié),，從而確保煤炭產(chǎn)業(yè)持續(xù),、穩(wěn)定、健康發(fā)展,。
煤礦開礦過程中存在的安全隱患：
我國煤層自然賦存條件復(fù)雜多變,，影響煤礦安全生產(chǎn)的因素多,，是造成事故的客觀因素,。煤礦開采的煤層大多瓦斯含量大、透氣性低且地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,，不易在開采前抽放瓦斯,，但在采掘時，瓦斯放散量大,，再加上開采煤層地質(zhì)條件復(fù)雜和開采規(guī)模的擴大,、開采集約化程度的進步，導(dǎo)致采動誘發(fā)的應(yīng)力場,、煤巖體裂隙場及瓦斯活動場的變化更加復(fù)雜多變,，在一定條件下，輕易誘發(fā)煤與瓦斯突出和瓦斯的忽然涌出現(xiàn)象,，造成瓦斯事故,。地質(zhì)的復(fù)雜可能帶來諸多題目上，特別是四周地下水滲水帶來的題目,，時刻危脅著開礦職員的安全,。
傳感器在現(xiàn)代礦業(yè)上的應(yīng)用：
為及時了解把握礦山地下采礦活動,，進步礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)水平，需要地面職員及時快速的得到礦井里的溫度,、滲出的水位,、有毒氣體等信息，自動化產(chǎn)業(yè)控制技術(shù)得到了廣泛的利用,，利用現(xiàn)代化的通訊傳輸工具和檢測工具可以實時得到礦井內(nèi)各種不同的數(shù)據(jù),。例如利用超聲波傳感器丈量水位，借助氣體傳感器檢測瓦斯含量,，采用溫度傳感器檢測溫度等等,，通過這些工具可以在煤礦開采實施中進行時效具必須的控制。由于礦場占地面積大,，地形復(fù)雜,，需要企業(yè)耗時耗力的解決布線及現(xiàn)場的環(huán)境等題目，這里向大家先容是利用最新基于跳頻擴頻技術(shù)（FHSS）的邦納無線傳感器系統(tǒng),，上述所提到的題目迎刃而解,。
邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為礦場上的電子眼：
圖1 無線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品DX70系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖2 安裝于礦井超聲波傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品
由邦納的QT50U超聲波傳感器和DX70無線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品組成了井下采掘自動監(jiān)控系統(tǒng)，通過液位傳感器（QT50U）檢測當(dāng)前井底的水池液位,，遠程將數(shù)據(jù)預(yù)備的傳給在井口無線傳感器節(jié)點,，再由加裝DATA RADIO裝置的信號中繼，終極將數(shù)據(jù)傳送到中心控制室,，控制室做判定,，決定是否需要啟動水泵往水池內(nèi)抽水。這種煤礦礦井的移動泵站控制技術(shù)集數(shù)據(jù)實時動態(tài)顯示,、傳感器技術(shù),、日常監(jiān)視治理為一體，可以有效監(jiān)控礦山井下采掘環(huán)境的變化,。
不光是超聲波傳感器,，邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用中，適用于各種已有的傳感器安裝,，減少了布線間隔增加的本錢,，解決了礦場布線障礙 （土堆, 山丘 河流…）及生產(chǎn)中斷或是在室外工作的限制，并且解決了需要耗時耗力的布線及現(xiàn)場的環(huán)境等題目,。無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品成為名符實在的電子眼,。
圖3 QT50U超聲波丈量水位
圖4 配有DX70節(jié)點的礦井
圖5 煤礦礦井的移動泵站控制
圖6 煤礦礦井的移動泵站控制
圖7 位于山坡頂上的控制箱-內(nèi)有Data Radio和無線傳感器網(wǎng)關(guān)
上圖是某一個中型的煤礦企業(yè)采用無線傳感器和超聲波傳感器組成的井下采掘自動監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場圖，圖3是安裝了QT50U超聲波的丈量儀,，圖4是在該井口裝有DX70節(jié)點的無線傳感器,，圖5、圖6是煤礦礦井的移動泵站,，圖7是裝有Data Radio和無線傳感器網(wǎng)關(guān)的位于四周山坡頂?shù)目刂葡?。如圖1所示,，井下采掘自動監(jiān)控系統(tǒng)在超聲波傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的緊密結(jié)合中完美的實現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控。通過數(shù)據(jù)的采集,，計算機實時控制,，抽水移動平臺可以自由移動到任何水位較低的水池。
邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲:
無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負著各個節(jié)點的輸進輸出間的映射關(guān)系和控制,，同時與上位系統(tǒng)進行通訊,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。節(jié)點負責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集,，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān),。節(jié)點數(shù)目可靈活配置.
圖釋：采用星型網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)， 如一個網(wǎng)關(guān)及15個節(jié)點,，網(wǎng)關(guān)與各節(jié)點實行雙向通訊,。
圖釋：網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負著各個節(jié)點的輸進輸出間的映射關(guān)系和控制，同時與上位系統(tǒng)進行通訊,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,。
支持的通訊協(xié)議有：
1. RS-485 Modbus RTU
2. Modbus TCP
3. Ethernet IP
節(jié)點負責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān),。節(jié)點數(shù)目可靈活配置,。
邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：
Frequency Hopping Spread Spectrum （FHSS） 無線電跳頻擴頻以及Time Division Multiple Access （TDMA）時分多址控制架構(gòu)的技術(shù)結(jié)合, 抗干擾強。
無線產(chǎn)業(yè)級I/O 系統(tǒng), 4 路開關(guān)量I/O, 2路模擬量I/O, 連接信號丟失輸出
網(wǎng)關(guān)與節(jié)點為雙向數(shù)據(jù)傳輸, 包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答
堅固的外殼, 防護等級為IP67
即插即用
2.4 GHz 頻率
內(nèi)建信號強度指示
內(nèi)置或外置天線可選, 天線種類繁多
超遠間隔3.2 Km
總結(jié)：
近年來,，礦山企業(yè)特別是煤礦企業(yè)頻頻發(fā)生重特大安全事故,，造成大量職員傷亡，這已成為國家和企業(yè)的心中之痛,。一個重要的原因是在防范事故上缺少高科技手段,。通過安裝自動監(jiān)控的系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭,，迅速采取有效措施,，相信事故會大為減少,。利用采礦自動監(jiān)控系統(tǒng),，就會及時發(fā)現(xiàn)題目，實施有效監(jiān)治理,，進步安全防范,。這一系統(tǒng)推廣應(yīng)用后，通過自動化監(jiān)控系統(tǒng)就能在地面上隨時,、動態(tài)把握井下采掘情況,，實現(xiàn)對礦山地下開采活動的有效監(jiān)視，從而促使礦山企業(yè)進步治理企業(yè)的科技水平,。
附：
1．FHSS-無線電跳頻擴頻技術(shù): 載波頻率受一個偽隨機碼的控制,，在其有效工作帶寬范圍內(nèi),，按PN碼的隨機規(guī)律不斷改變，實現(xiàn)頻譜擴展,。同時在接收端,，接收機的頻率合成器受相同的偽隨機碼控制，并通過同步措施,，保持與發(fā)射真?zhèn)€跳變順序一致,， 終極實現(xiàn)雙向通訊。 跳頻的優(yōu)點是抗干擾性能強,，相比其他單一頻率通訊方式（例如數(shù)傳電臺）,，一旦在某個時間點上通訊受到外界噪聲干擾，便可以主動跳變到其他頻道上繼續(xù)通訊,。
2．Data Radio 是串口線的完美替換者,實現(xiàn)信號中繼,，消除地形所帶來的對無線通訊的影響。
3．DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接線圖
