基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统设计开题报告

全文总字数：3885字

1. 研究目的与意义（文献综述）

能源工业是一个国家经济发展的命脉。近年来,随着石油地价格飙升，煤炭行业地重要地位和不可替代性也日益显现。然而，中国煤炭行业地安全形势却不容乐观，尤其是重、特大瓦斯爆炸事故屡见报端。2018年全国煤矿发生瓦斯事故125起，死亡593 人，在这些事故中，瓦斯爆炸又占大多数.这其中，固然有很多诱发因素，但煤矿生产企业安全监察设备地不完善、管理手段落后是造成事故地重要因素之一。

自2018年以来，随着国家对煤矿企业安全生产要求地不断提高和企业自身发展地需要，我国各大、中、小型煤矿陆续安装了瓦斯监测系统,系统地装备大大提高了矿井安全水平和安全生产管理效率。近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿地安全生产和数百万名煤矿工人的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展地重要因素。据统计,国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井约占15%。在许多发达国家中为了减少事故地发生，一般不会开采高瓦斯矿井，但中国是一个能源饥渴大国，煤炭是我国地主要能源，随着近几年石油价格地飙升，我国对煤炭地需求更是日增不减，所以不论是低瓦斯矿还是高瓦斯矿，都是积极创造条件,照采不误。多年来地实践证明，瓦斯浓度地监测在煤矿井下地安全状况息息相关,充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势实现好转地关键，近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故较少发生，就是因为矿井安装了瓦斯监测系统。综上所述，开发设计一种操作简单地瓦斯监测系统,对有效防御和减少瓦斯爆炸具有非常重要的意义。

国内研究现状分析：我国的矿井下瓦斯监测技术始于20世纪50年代，那时刚研制出瓦斯检定仪等设备。20世纪60年代研发出瓦斯断电仪，将它安置在矿井中瓦斯易聚集的位置，瓦斯浓度超过一定数值后自动断电，从而实现对瓦斯超限及电火花引起爆炸的防范。20世纪70年代，我国开始进入载体催化元件的研究队伍，载体催化元件可广泛应用于矿井下甲烷仪器的各种检测，这使得我国的检测技术的发展又上升了一个台阶。且新科技的快速发展促进了新产品的发明，便携式瓦斯报警仪、瓦斯报警矿灯等开始广泛应用于矿井安全开采的保障中。到了80年代初，我国从外国购买了新装置——安全监控系统。 监控系统可以不仅可以检测井下瓦斯，还可以检测温湿度，通风量等多项指标，而后，我国根据我国矿井的实际情况，先后研制出了kj2、kj4、kj8、kj10、kj13、kj19、kj38、kj66、kj75、kj80、kj92等监控系统。而后，随着电子技术、计算机软硬件技术的高速发展，国内科研机构及主要生产厂家又相继推出了kj90、kj95、kj101、kjf2000、kj2000以及kjg2000等监控系统。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容：采用无线网络技术监控瓦斯，能够加强瓦斯监测的准确度，减少监测成本，提高煤矿开采的效率。传感器、分站和执行器是监控系统的重要组成部分。传感器能够对数据进行测量；分站采集和转换数据，然后通过光纤以太环网传输到地面中心站；执行器通过分站收集到的数据和地面中心站下发的命令，控制井下设备。

研究目标：设计出一种基于无线网络传感器的煤矿瓦斯监测系统，能够实现煤矿瓦斯浓度的远程实时监测和报警，并进行仿真分析。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅参考文献，了解课题背景及意义，完成开题报告及相关外文资料的翻译

第4-5周：完成系统的整体结构设计

第6-8周：完成无线传感器网络节点硬件电路设计，包括数据采集节点和汇聚节点

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈代伟,王雷,孟凡猛,钱正峰.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统[j].通信电源技术,2018,35(11):78-79.

[2]高穆.基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统探析[j].中国新技术新产品,2017(23):32-33.

[3]马艳丽. 基于无线传感器网络的瓦斯监测系统的定位技术的研究[d].燕山大学,2015.