试析现代煤矿信息化系统中的电子技术

张丽慧 河北省煤田地质局物测地质队河北邢台 054000

【文章摘要】

随着信息化技术在社会各个领域的应用和普及，我国的煤矿企业加速信息化系统的建立和应用的脚步。我国的煤矿产业多以矿井开采，近年来频发的煤矿生产安全事故使安全生产成为了煤矿产业的首要问题。保证煤矿产业的安全生产，提高伸长管理水平是煤矿企业亟待解决的问题所在。

【关键词】

现代煤矿；信息化系统；电子技术

煤矿的信息化系统建设以提高企业的生产效益为终极目标，提高煤矿企业的自动化生产和管理，以保证安全生产为前提条件，弥补管理方面的缺陷漏洞。煤矿的信息化系统不仅仅为企业的管理层提供生产和管理的信息指标，而且对保证煤矿生产的安全、降低和避免安全事故的发生率具有非常重要的作用。

1 我国煤矿信息化系统的应用现状

在新形势下，随着信息化技术的发展，其在社会各个领域的应用范围越来越广泛，很多行业的企业生产管理都引进了信息化系统，并且取得了良好的效果。煤矿企业对信息化越来越重视，逐步增加投入于信息化建设，企业的信息化管理水平也在不断的发展之中。我国煤炭行业总体来讲其信息化水平还处于初级阶段，存在很多需要发展和完善的地方。多年来煤矿安全事故屡屡发生，其主要原因就再也安全生产信息的方法落后，对于矿井安全的监控检测不完善。煤矿企业的信息化建设在前几年中其工作重点是矿井瓦斯数字化远程监控系统、井下工人的考勤定位管理系统和有关煤矿安全生产管理的零散子系统。近年来，我国煤矿信息系统不断发展，以综合自动化系统为主的集成化信息系统工程。其涉及到工业控制网络和企业信息化网络，形成一个综合自动化的信息系统平台，集中对各个分散的生产控制、人员管理、安全监控进行管理，初步形成了生产的一系列安全管理监控体系。

2 煤矿信息化系统的设计

企业信息化就是应用信息技术再造企业管理的过程，包括改造管理流程，提高管理效率，实现企业体制创新、技术创新和管理创新，实现改造传统产业，调整行业和产品结构、增强企业核心竞争力。企业信息化对企业的发展有巨大的推动作用，煤炭行业要参与国际市场竞争，必须抓住信息化发展的机遇，开拓创新，以信息化推动煤炭工业生产现代化与安全化、销售网络化、管理网络化、采购电子商务化与管理的科学化，以信息化带动企业现代化。所以我们可以通过加强煤炭企业的信息化建设，更好，更有效率的进行煤炭生产，销售管理，提高煤炭的供给，满足国民经济对能源的需求，提升煤炭企业在国际市场的竞争力。关于煤矿瓦斯无线传感器监测网络比较复杂，因煤矿矿井下复杂的生产环境，其设计的主要目标在于能够实时监测矿井下瓦斯的含量，保证生产的安全。为满足此设计需求，在本文中采用的 ZigBee 经过分析验证，能够对本系统的设计需要很好的满足，对矿井下的瓦斯含量可以做到实时的监测和信息反馈。经过对整个信息网络系统的综合性分析和试验，结构信息系统的企业生产需求，确定了其安全生产基本方案，即基于 ZigBeeDE 瓦斯监测信息系统。通常来说，一个煤矿的矿井其井深或者矿井的长度都超过 10km，每 1km 至少要有 10 个节点的分布，也就是说一个矿井的ZigBee 节点的布设要在百个以上。每个节点的都由多个组件构成，包括：感知组件、采样组件和数据处理组件。必要情况下，节点还需要调整接收发信号的功率和灵敏度。系统的信息总控制中心设置在地面上，用以对井下检测传输的瓦斯数据信息进行处理和存储。在矿井内，节点的设置要根据实际需要来确定数量，采用电池对其进行供电，并采用抗干扰性能强的直序扩频通信方式分布，这样能够是各个节点的抗干扰性能都较强，整体的抗干扰效果提高。

3 煤矿信息化系统中应用的电子技术

（1）煤矿信息化系统的节点模块架构ZigBee 节点才用的芯片是 Atmegal28L低功耗微处理器芯片和 TI 的 CC2420 芯片，采用的 FLASH 存储器为低功耗的存储器版本。ZigBee 节点的主要功能是对煤矿井下的瓦斯含量浓度进行信息采集，发送到各个节点。在此信息系统中ZigBee 节点的模块构成如图 1 所示：

（ 2）系统中电子技术的应用

1）Atmegal28L 模块

Atmega128L 模块负责对节点的数据进行处理和定位，对节点的功耗进行管理和控制。选择 Atmega128L 的单片机是从成本的控制和性能的需要等方面进行综合分析来进行确定的。Atmega128L 单片机具有较高的稳定性，对环境的适应性强，受恶劣环境的影响较低。其低功耗的特点，也满足煤矿井下作业的实际环境的需要。

2）C2420 收发模块

CC2420 提供 SPI 接口，能够实现模块间的无线通信。CC2420 通过天线对射频信号进行接收，然后对其进行转换成为 2MHz 的双路中频信号。在有模数转换器将通信分量和正交分量两路信号进行转换，转为数字信号后进行最终信道的选择，对增益进行控制等。CC2420 采用 1.8V 的工作电压，使其具有低耗能的特点。采用的外部数字 I/O 接口也采用较低的电源， 所以二者间不存在逻辑兼容性的问题。芯片上的直流稳压器为电压之间的转换提供了方便。无需额外设置电压转换的电路。

3）存储单元模块

存储单元模块负责数据的存储，为了保证 Flash 存储器绝对满足实际需求，可借助于外部扩展的存储器。可通过 SPI 总线将Atmega128L 芯片连接于外部存储器，再设置Atmega128L 内存储器为主要存储模式，外部存储器为次模式，读写操作用 Datasheet 来进行。

4）传感器模块

在本信息系统中采用的是 KGS-20 低耗能瓦斯传感器。传感器的电阻表现为负载电阻 RL 上的电压变化。各个参数根据其典型资料进行确定，保证传感器的工作状态为最佳。

4 结语

综上所述，在当今形势下，随着信息化技术的飞速发展，促使了信息化系统在煤矿生产领域的开发和应用。煤矿企业的信息化系统平台的建设对于煤矿的安全生产具有极大的现实意义。本文从我国煤矿信息化系统的发展现状出发，讨论煤矿信息化系统的设计及其关键的电子技术的应用，旨在实现煤矿生产的信息化管理，保证煤矿产业的安全生产。

【参考文献】

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