前言：
在我國的能源工業(yè)中，礦資源占我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的70％左右，預(yù)計(jì)到2050年還將占50％以上。因此，礦業(yè)在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍將是我國的主要能源。而在中國的經(jīng)濟(jì)中礦業(yè)主要指我國的煤礦產(chǎn)品。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，對(duì)煤炭工業(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(shí)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)，從而確保煤炭工業(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(shí)，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(kuò)大、開采集約化程度的提高，導(dǎo)致采動(dòng)誘發(fā)的應(yīng)力場、煤巖體裂隙場及瓦斯流動(dòng)場的變化更加復(fù)雜多變，在一定條件下，容易誘發(fā)煤與瓦斯突出和瓦斯的突然涌出現(xiàn)象，造成瓦斯事故。地質(zhì)的復(fù)雜可能帶來諸多問題上，特別是周圍地下水滲水帶來的問題，時(shí)刻危脅著開礦人員的安全。
傳感器在現(xiàn)代礦業(yè)上的應(yīng)用：
為及時(shí)了解掌握礦山地下采礦活動(dòng)，提高礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)水平，需要地面人員及時(shí)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(dòng)化工業(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(shí)時(shí)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測量水位，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(shí)施中進(jìn)行時(shí)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(shí)耗力的解決布線及現(xiàn)場的環(huán)境等問題，這里向大家介紹是利用最新基于跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS）的邦納無線傳感器系統(tǒng)，上述所提到的問題迎刃而解。
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(dòng)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(yuǎn)程將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的傳給在井口無線傳感器節(jié)點(diǎn)，再由加裝DATA RADIO裝置的信號(hào)中繼，最終將數(shù)據(jù)傳送到中央控制室，控制室做判斷，決定是否需要啟動(dòng)水泵往水池內(nèi)抽水。這種煤礦礦井的移動(dòng)泵站控制技術(shù)集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、傳感器技術(shù)、日常監(jiān)督管理為一體，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(shí)際中的應(yīng)用中，適用于各種已有的傳感器安裝，減少了布線距離增加的成本，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(shí)耗力的布線及現(xiàn)場的環(huán)境等問題。無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品成為名符其實(shí)的電子眼。
圖1是邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)DX70征對(duì)于煤碳礦場所實(shí)施的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
（圖3）QT50U超聲波測量水位
（圖4）配有DX70節(jié)點(diǎn)的礦井
（圖5）煤礦礦井的移動(dòng)泵站控制
（圖6）煤礦礦井的移動(dòng)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(gè)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(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場圖，圖3是安裝了QT50U超聲波的測量儀，圖4是在該井口裝有DX70節(jié)點(diǎn)的無線傳感器，圖5、圖6是煤礦礦井的移動(dòng)泵站，圖7是裝有Data Radio和無線傳感器網(wǎng)關(guān)的位于附近山坡頂?shù)目刂葡洹Ｈ鐖D1所示，井下采掘自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過數(shù)據(jù)的采集，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，抽水移動(dòng)平臺(tái)可以自由移動(dòng)到任何水位較低的水池。
邦納無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?
無網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負(fù)著各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可靈活配置。
圖釋：采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)， 如一個(gè)網(wǎng)關(guān)及15個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與各節(jié)點(diǎn)實(shí)行雙向通訊。
圖釋：網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備擔(dān)負(fù)著各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出間的映射關(guān)系和控制，同時(shí)與上位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)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(diǎn)負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并發(fā)送往網(wǎng)關(guān)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可靈活配置。
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(kuò)頻以及Time Division Multiple Access (TDMA)時(shí)分多址控制架構(gòu)的技術(shù)結(jié)合, 抗干擾強(qiáng)。
無線工業(yè)級(jí)I/O 系統(tǒng), 4 路開關(guān)量I/O, 2路模擬量I/O, 連接信號(hào)丟失輸出
網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)為雙向數(shù)據(jù)傳輸, 包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)答
堅(jiān)固的外殼, 防護(hù)等級(jí)為IP67
即插即用
2.4 GHz 頻率
內(nèi)建信號(hào)強(qiáng)度指示
內(nèi)置或外置天線可選, 天線種類繁多
超遠(yuǎn)距離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，造成大量人員傷亡，這已成為國家和企業(yè)的心中之痛。一個(gè)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(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗頭，迅速采取有效措施，相信事故會(huì)大為減少。利用采礦自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，就會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)施有效監(jiān)管理，提高安全防范。這一系統(tǒng)推廣應(yīng)用后，通過自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)就能在地面上隨時(shí)、動(dòng)態(tài)掌握井下采掘情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地下開采活動(dòng)的有效監(jiān)督，從而促使礦山企業(yè)提高管理企業(yè)的科技水平。
附：
1．FHSS-無線電跳頻擴(kuò)頻技術(shù): 載波頻率受一個(gè)偽隨機(jī)碼的控制，在其有效工作帶寬范圍內(nèi)，按PN碼的隨機(jī)規(guī)律不斷改變，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展。同時(shí)在接收端，接收機(jī)的頻率合成器受相同的偽隨機(jī)碼控制，并通過同步措施，保持與發(fā)射端的跳變順序一致， 最終實(shí)現(xiàn)雙向通訊。 跳頻的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng)，相比其他單一頻率通訊方式（例如數(shù)傳電臺(tái)），一旦在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上通訊受到外界噪聲干擾，便可以主動(dòng)跳變到其他頻道上繼續(xù)通訊。
2．Data Radio 是串口線的完美替代者,實(shí)現(xiàn)信號(hào)中繼，消除地形所帶來的對(duì)無線通信的影響。
3．DX70無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接線圖
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