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(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(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(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、開采集約化程度的進(jìn)步，導(dǎo)致采動(dòng)誘發(fā)的應(yīng)力場、煤巖體裂隙場及瓦斯活動(dòng)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(shí)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(shí)了解把握礦山地下采礦活動(dòng)，進(jìn)步礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)水平，需要地面職員及時(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(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(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)境等題目，這里向大家先容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(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)預(yù)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(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)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(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(shí)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(shí)在的電子眼。

圖3 QT50U超聲波丈量水位

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超聲波的丈量儀，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)的位于四周山坡頂?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)?
    無線網(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)的輸進(jìn)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)目可靈活配置.

         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)的輸進(jìn)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)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(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(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)等級為IP67
      即插即用
      2.4 GHz 頻率
      內(nèi)建信號強(qiáng)度指示
      內(nèi)置或外置天線可選, 天線種類繁多
      超遠(yuǎn)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(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)題目，實(shí)施有效監(jiān)治理，進(jìn)步安全防范。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)把握井下采掘情況，實(shí)現(xiàn)對礦山地下開采活動(dòng)的有效監(jiān)視，從而促使礦山企業(yè)進(jìn)步治理企業(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)射真?zhèn)€跳變順序一致， 終極實(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），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 是串口線的完美替換者,實(shí)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