张帝，权悦，国海，周小杰，董飞，赵端

(1.安徽科技学院 电气与电子工程学院， 安徽 蚌埠 233100；2.安徽大学 互联网学院， 安徽 合肥 230039；3.中国矿业大学 物联网(感知矿山)研究中心， 江苏 徐州 221008)

0 引言

采矿设备智能化、环境安全状态感知和井下无线通信技术的快速发展对提高煤矿开采效率，降低煤矿安全生产事故发生率，保障矿工生命和矿井财产安全具有重大意义[1-2]。矿灯作为煤矿井下最常用的设备之一，在发挥其照明功能之外，还能够在井下环境状态感知、煤矿井下报警、井下人员定位等方面发挥重要作用。刘朝阳等[1]在对矿用无线通信网络研究的基础上，结合矿用智能终端的应用需求及关键技术研究，将TD-LTE技术与矿灯相融合，设计了一种矿用通信矿灯，该矿灯可将矿灯的检测信息和矿工的位置信息实时传输至地面，但其未能检测井下环境安全状态，且未考虑矿灯的低功耗设计。戴剑波[2]为获取井下人员定位信息，提高矿灯的安全可靠性，设计了一种低功耗多模定位矿灯标识卡，标识卡具有过压、过流自诊断及保护功能，但该矿灯功能单一，未基于矿灯载体进行煤矿井下环境状态检测以及安全预警等。常云泽[3]针对只有照明功能的传统矿灯，研发了一款信息化矿灯，具有定位、无线通信和语音调度等功能，但该矿灯采用WiFi通信，其在远距离通信和低功耗方面存在一定的不足。刘江霞等[4]设计了一种基于ZigBee的智能瓦斯报警矿灯，实现了对矿井某些重点位置进行不间断瓦斯浓度监测，但该矿灯采用ZigBee通信，存在通信距离短的问题。……