1、电子设计工程Eletroni Design Engineering第24卷Vol24第2期No22016 年1 月Jan 2016收稿日期：2015-04-07 稿件编号：201504045基金项目：榆林市科技局科研项目（GY13-14）；陕西省教育厅项目（2013JK11151）作者简介：李瑞华（1978），女，陕西绥德人，硕士，副教授。 研究方向：数据挖掘、物联网。煤炭企业由于在地下作业，工作环境恶劣，工作区域狭窄、照明差、潮湿、存在有害气体等很多不安全因素，致使煤矿安全事故频发、伤亡严重1。 为了有效的降低煤矿事故所带来的损失，近几年来，煤矿安全生产监控系统得到迅速发展。虽然目前我国大多
2、数矿井已经安装了安全监控系统，但都是基于实时监控，数G80G81G82大G83G84G85G86的 RS485/FSK G87G88G89G8AG8BG8CG8D“G8EG8FG90G91G92G93G94G88”G95G962，G85G86G97有的G98G99G9AG9BG9CG9DG9EG9F的G81G82G91GA0GA1，系统的数G80GA2GA3GA4GA5G98GA6GA7GA8GA9实G92。1 传统煤矿安全监测系统分析G81统的煤矿监GAA系统GABGACGADG85GAE业的生产GAFGB0GB1G91GA9GB2GB1的不GB3GB4G9C，GB5生产环境GB6生产GA6
3、GB7的GB8控G95G96发生重大GB9GB1，G98GA6GBAG81统的煤矿安全监GAA系统GBBGBCGBDG8BGBEGBF 1 所GC0G9CG9DG84GC1。 GA4GA5存在GBE下的GC2GC3GC4GC5：1）煤矿安全生产监GAA监控系统G87GC6GC7系统GC8GC9GCAGCB、GAFGCC体系，控GCD系统GB6GB8GCE系统不GCF实G92GD0GB0；GBAGD1GD2煤矿安全的环境因素都是基于GD3GD4GD5的监GAA，GD6GD7GD8GD9，不GDAGDBGDC，存在GAD“G9EG9FGDDGDE”G92GDF，G9EG9FGE0GE1GE2于GE
4、3GE4。2）不GE5GE6G81GE7GE8GE9G90、GEAGEBG81GE7GECGD8G9EG9FGA2GA3G91GEDGA3G84GC1GEEGEF。 G81统的煤矿GF0全监控系统的控GCDGF1GF2由G84GF3GB6G87GF4GF3GF5GCC，GA0GF6控GCDGF7G9D时GF8为系统。基于GA7GF9G84GC1，GFAGFBGFCGC3基于GFD频GFEGFF、无限G81GE7GE8G90络、新型G81GE7GE8等技术为一体的物GD0G90监GAA系统。2 基于物联网的煤矿安全监测系统的设计2.1 基于物联网的煤矿安全监测系统架构设计G94体框G8A是煤矿安
5、全监GAA系统的核GF4G83G84，基于物GD0基于物联网的矿井安全检测系统设计李瑞华1，乔玉峰2，刘 峰1（1榆林学院 信息工程学院，陕西 榆林 719000；2中国联通榆林分公司 陕西 榆林 719000）摘要： 为了解决目前煤矿安全监测系统存在的问题， 加强煤矿安全监测的准确性、实时性。 提出了基于物联网体系框架的煤矿安全监测系统。该系统利用物联网感知技术对矿G80G81的煤矿G82全G83G84的G85G86G87G88的G89G8A通G8BG8CG8D数据通G8E的数据感知G8FG90G91， 实G92矿G80安全监G93系统架G94， G95G96研究了矿G80监测系统的物联网架
6、G94、G97G8CG8DG98G96G99G9A技术的G9BG9C， G9DG9E提G9FGA0矿G82全监测的实时性G8F准确性。关键词： 物联网技术； G8CGA1GA2感网GA3； GA4GA5G98G96； ZigBee中图分类号： TN711 文献标识码： A 文章编号： 1674-6236（2016）02-0135-02Design of coal mine safety monitoring system based on the internet of thingsLI Rui-ua1， QIAO Yu-feng2， LIU Feng1（1. Scholl of Inform
7、ation Engineering， YulinUniversity， Yulin 719000， China；2. Yulin Branch of China Unicom， Yulin 719000， China）Abstract: In order to solve te existing probles of oal ine safety onitoring syste， enane te auray and te real-tie onitoring of oal ine safety Te network of oal ine safety onitoring syste base
8、d on te fraework of te atter isbe put forward Te syste akes use of te Internet of tings sensing tenology of te ine safety prodution of te oaline natural fator troug te wireless data ouniation data sensing and aquisition， oal ine safety onitoring systeariteture， te design fouses on te ariteture of In
9、ternet of tings is te ine onitoring syste， te wireless nodesaess tenology， so as to iprove te real-tie perforane and auray of oal ine safety onitoringKey words: internet of tings； wireless sensor network； sink node； ZigBeeGBF 1 G81统的煤矿安全监GAA系统GBB扑GBDG8BGBFFig 1 Struture of oal ine safety onitoring s
10、yste of te traditional-135-电子设计工程2016 年第2 期网的煤矿安全监测系统框架系体系如图 2 所示，整个框架表示数据获取、数据传输、数据存储、数据处理、决策分析到信息发布的流程。1）传感层功能：完成数据采集，采用 RFID 电子标签、各种传感器、视频摄像头、二维码等对矿井采掘过程中的自然环境的各种影响因素如：温度、湿度、CO、甲烷、矿压、顶板压力、粉尘、水位、电G80G81G82、G83G84等G85G86G87G88采G89。2）传输层G8A能：G87G8B数据传输，G8C架G8D采用G8EG8FG90G91G8FG92G93G94网的G95G96， 传感层的
11、G8EG8F网G97G98G99G9AG9BG9CG81网G9D、G9EG9FGA0GA1、GA2GA3GA4GA1GA5GA6的信息传输；G91GA7网G97G98GA8G9AG87G8B传感GA9GAA、GABGA6G8EG8FG91GACG87G8BGAD所GA6的信息传输，GAE对G8EGA7网G9D的GAFG9AGB0GB1。3）GB2GB3层G8A能：G87G8B数据的存储，G83过GB4GB5GB6GB7整G93G8BG8E的GB8GB9、存储、网G9DGBAGBBG85G86数据的分析GB8GB9、数据存储。4）GBC用层G8A能：系统的GBD测、GBEGBF、GC0GC1G8
12、A能，GC2用GB2GC3层的数据分析、GB8GB9G87G88GC4GC5矿井的GC6全GC7标GC8GC9。2.2 基于物联网的煤矿监测系统设计GCA矿GCBGCC网GC6全GBD测系统GA2GA3GB6GB7GA8G9AG8E3：GCDGAE传感GCE的G91G8F数据采G89G9B感GCF；二GAE网G9D传输层GD0程GD1能GD2GBEGBF对采G89到的数据，GD3GD4G86数据分析、GC6全GC0GD5。2.2.1 系统硬件设计传感G9BGBEGBFG95GD6GA9GB8：数据采G89G9B感GCF，GA8G9AG83过温度、湿度、甲烷、CO、G83分、顶GD7压力等传感器
13、G87G88感GCF获取的数据传GD8到 ZigBee GD9GDAGA4GA1。G91GA7GA4GA1G95GD6GA9GB8：系统中各分层GA4GA1中G83信G95GD6GDBGDCGA9GB8GDDGDE ZigBee 网G9DG83信G90GDFG98G83信GE0GE1分4，GE2中 ZigBeeGE3GE4GD9GE5GA8G9AGE6对GE7成GE8、GE7G8AGE9的GEA频GBC用GE1分的网GEBGD9GDA。电GBBGD7：GA8G9A对G91GA7GA0GA1G9B传感GBEGBF等G95GD6GECG97，GEDG87G8B系统GC5电。矿GEEGCBGCC网G
14、BDGBE系统的GEFGDCGA9GB8如图 3 所示，GE2中 MUCGF0GA8GBE系统，电GF1G95GD6G87G8B系统的GC5电G9BGECGF2，传感器GA8G9AG87G8BGBD测GA1的感GCF数据的采G89G9B获取，数据G83过 ZigBee 网G9DGD4G86GF3GF4GF5GF6传GD8，PC G87G8BGB2GB3层存储的GD0程数据分析，GF7GF8G87G8BGD0程GBEGBF、GF9全GC0GD5。2.2.2 系统软件设计GFA系统的GDBGDCGA9GB8GA8G9AGDDGDE：GFBGFCGA0GA1G83GFDG95GD6GA9GB8如图
15、4 所示，GFBGFCGA0GA1GFEGFF网G9DGEB理者负责G8D建网G9D分配G83信地址完成 ZigBee G94网的角色，在G94网过程中需G9A处理 PanID冲突G90信道冲突完成G94网的G8A能5。ZigBee 传感器、路由G83GFD程序GA9GB8如图 5 所示 ZigBee 网G9DG83信的GDBGDCGA9GB8用GFF驱动 CC2530 GEFGDCG94建网G9D，GD9GDA器GA9备（GFBGFCGA9备GA0GA1）分配给G94网内GE1目标GA9备G83信地址，路由GA9备路由附近传感器GA0GA1到GD9GDA器G87G8B数据链路，传感器加入 Z
16、igBee 网G9DG83过G91G8F网G9DG83信传输采G89数据6。图 3 基GFFGCBGCC网的GCA矿GC6全GBD测系统GEFGDCGA9GB8Fig 3 Te ardware design of oal ine safety onitoring systebased on Internet of tings图 5 路由G90传感器G83信G95GD6GDBGDCGA9GB8Fig 5 Tedesign of Software aboutrouting and sensorouniation odule图 4 GFBGFCGA0GA1G83GFDG95GD6GA9GB8流程Fi
17、g 4 Te design of sink node ouniation odule图 2 基GFFGCBGCC网的GCA矿GC6全GBD测系统体系架G8D图Fig 2 Blok diagra of oal ine safety onitoring syste based onte Internet of tings tenology（下转第 139页）-136-3 结束语基于物联网的煤矿安全监测系统研究旨在矿井的生产过程中提高矿井的自动化、智能化，从而实现矿井生产的安全监测、行业的远程监控、故障专家系统的识别、诊断与分析，实现安全预警。参考文献:1 张雪平，杨兴全 基于物联网的煤矿安全监测系
18、统研究J电子测试，2014（22）:40-432 许金 基于物联网的煤矿安全监控系统体系架构研究J工矿自动化，2013，39（12）:97-1003 QI Qing-ong Strategi tinking of te internet of tings andM2M SeviesJ International Journal of Online Engineering，2013（993）:77-814 韩伟聪，俞新武，李忠成 基于CC2530及ZigBee协议栈设计无限网络传感器节点J 计算机应用，2011，20（7）:184-1875 马小平，胡延军，缪燕子 物联网、大数据及云计算技术在煤
19、矿安全生产中的应用研究J工矿自动化，2014，40（4）:5-96 齐立磊， 王超 基于ZigBee的矿井无限传感器网络检测系统设计J 煤矿机械，2013，34（9）:252-2544.4 系统软件开发环境该系统的开发分为两个部分， 服务器端， 采用 windowsserver 2003 作为服务器端操作系统，以 SQL Server 2008 作为数据库管理系统；语言开发方面则以 VS2010 作为开发工具，以 ASP 作为开发语言，软件所有体系采用net 体系，以此增强系统的耦合性。 G80件方面则为G81G82i5G83G84以G85，G86G87为 2 G，G88G89，G80G8AG
20、8BG8C为 500 G G83G84以G85。 在G8DG8EG8FG90面，为 XP G83G84以G85的系统G91G92G93G94，G95G96 IE G97G98在 70 以G85。4.5 系统访问实现在用G8EG99G9A面G9B行G9CG94的G9DG9E， G9F过GA0GA1GA2G98GA3的语言，从GA4实现G99GA5用服务器的G9CG94，GA4服务器则GA6GA7G9F过G84GA8GA9GAA理的能GAB，GAC用G8E的GADGAEGAFGB0GB1GB2GA5的GA5用程GB3，ASP则G9F过数据GB4中的 JDBC GA7GB5，实现G99数据GB6的G
21、9CG94。GA4G84GB7GB8的GA2G98语言GB9GBA则为：G9F过开发工具，G84GBBGBC的GBDGBEGBF面则GC0GC1 4 所GC2。G9F过在GC3GC4GA5用该系统，提GC5GC3GC4GC6GC7GC8GC9管GCAGCBGCC，GCD以GCEGCF 206%，GD0G9D，GD1G92以GD2GD3GC3GC4GD4GD5工程 10%的工GD6G9DGD7，GD8GD9统GC3GC4GC8GC9管GCA发GDAGA5用GDBGDC。 GD0G9D，在系统GD5GDD实现中，GDEGDFGCFGE0系统GE1GE2GE3G92能为GE4GE5GE6专业的GDD
22、GE7GE8GE9GEA，GEB此在开GEC的GEDGD6，则GEEGBC采用GEFGD8GF0GF1GE1GE2的G90GA3，以此G90GF2GC3GC4管理GE9GEAGF3GE0系统G9B行数据的GF4GF5GF6GE1GE2。5 结束语GF7GF3GF8GF9GDDGE7GE8GFAGFB的GFCGFDGFEGF5， GD1GFF得GC8GC9化成为GF8GF9GBB流的GEC展趋势，故此GEEGBC逐步改变着GD9统的管理G90GA3，G92以GA5用现GB9化GC8GC9GFAGFB， 构GD4实现在GC8GC9化GFAGFB条件下的GC6GC7统GE4管理。G98文以现GB9企
23、业管理作为GBB线，G9F过以GC3GC4下属的全资GD4GD5工程子公司为例， 构架了G92专门GA5用与GC3GC4的GD4GD5GC6GC7的GC8GC9管理系统，从而实现了GF3GC3GC4GC8GC9化的GC8GC9化的补充。参考文献：1 李艳丽 构建基于ASPG80ADO的Web数据G81动G82G83G84JG85G86，2008（17）:39-402 李G87，王艳G88 G89G8AG8BG8CG8DG8E系统的研究G80G8FG90J 计算机G91G92G93G94G80应用，2014（21）:31-323 胡G95G96 基于G8BG8CG97G98化G90G99的G9A
24、G9BG9CG9DG9EG9F研究J 数GA0化用GA1，2013（7）:594 GA2GA3生，胡GA4，GA5伟，GA6 G93G94GA7G8DG8EGA8GA9GAAGABGACG8BG8CGADGAEGAFJ 电GB0GB1GB2技GB3G80GB4GB5，2014（2）:24-265 GB6GB7DDOSGB8GB9G95GBA的GB8GB9GBBGBCGBDG9F J 计算机G80网络，2012（23）:46-486 王GBE 基于MDA的G8BG8CG8DG8E系统的研究G80设计J 计算机GBFGC0，2011（1）:25-277 GC1GA3GC2，GC3GC4丽，张GC5
25、，GA6 G8BG8CGC6GC7安全G8DG8EGC8GC9G93G94GCAG9A的GCBGCCGCDG80安全GCDJ 计算机G91G92G93GCEG80应用，2013（17）:263-263，2658 GCF成GD0 基于ASPNET技术的GD1生GD2GD3系统的GCAG9AJ GD4GD5GD6GBC大GD1GD1GD7：自GD8GD9GD1GDA，2005（4）:29-32GC1 4 系统GBBGBF面GBDGBE系统Fig 4 Syste ain interfae login syste（GDBGDCGDD 136 GDE）!GDFGE0GE1 G8BG8CG97G98G8D
26、G8E系统设计G80G8FG90-139-基于物联网的矿井安全检测系统设计作者： 李瑞华， 乔玉峰， 刘峰， LI Rui-hua， QIAO Yu-feng， LIU Feng作者单位： 李瑞华,刘峰,LI Rui-hua,LIU Feng(榆林学院 信息工程学院,陕西 榆林,719000)， 乔玉峰,QIAO Yu-feng(中国联通榆林分公司 陕西 榆林 719000)刊名： 电子设计工程英文刊名：年，卷(期)： 2016,24(2)引用本文格式：李瑞华.乔玉峰.刘峰.LI Rui-hua.QIAO Yu-feng.LIU Feng 基于物联网的矿井安全检测系统设计期刊论文-电子设计工程 2016(2)
