煤矿监管体系的设计与实现

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1煤矿监控管理系统设计

1.1系统建立的初步构想

传感器网络包括大量的节点，再加上无线传感器节点CPU和能量有限，这所导致的直接后果就是较高的通信并行度，如果简单地使用传统通信协议，很难满足需要，因此TinyOS将主动消息通信协议技术纳入到通信层当中。所谓主动消息通信，就是依托于事件驱动的一种通信并发性能优越的通信方式。基于事件驱动的操作系统所具有的突出优势在于不同的执行逻辑可以共享单个执行上下文。TinyOS系统由于采用了事件驱动深度嵌入式操作系统，因此，对于从通信层所传输来的基于主动消息协议的通信事件，TinyOS系统可以十分迅速地做出响应，这样CPU的利用率就大大提高。为了满足煤矿企业的需求，结合企业的生产特点，可以总结出煤矿生产系统构建中需要注意的几个方面：①系统的安全性，计算机网络是一个开放性的系统，因此煤矿的生产同时也面临着很多安全性的问题；②自有选择的工具和平台，煤矿生产系统中将会涉及到很多的平台和工具，企业需要自有的选择和使用工具和平台，对工具和平台进行优化，从而达到最佳的效果；③与已有的系统集成，现今已有的大多数的煤矿企业都有自己的计算机信息管理系统，因此新的系统必须与现有的系统进行集成。

1.2煤矿监控管理系统

煤矿生产中的计算机智能监控网络系统的硬件环境主要有web浏览器、工作站、监控系统、服务器和信息网络等。该智能监控网络系统主要分为工作站和服务器两个部分。工作站的主要任务是采用界面的形式来完成系统的交互过程，其交互过程主要包括监控主机数据传送到服务器、图形录入、报表数据的输出和输入、计算结果的显示。而服务器的主要任务是对所有数据进行专业计算和数据的管理，同时要采用统一的门户方式向工作站一方表现出服务器的功能。

1.3系统主要功能分析

（1）网络化信息共享。此系统能够在公司不断的生产发展情况下不断地修改、完善，此系统中的数据库格式和图形还能够与office等办公软件、CAD等绘图软件进行调用和相互转换。（2）煤矿安全监测控制参数的实时显示。系统的显示系统在与上传的通风系统图相互结合之后，能够实时监测和反应矿井井下通风机的运行状态、井下测风站的风量、矿井巷道的温度和风速、井下一氧化碳、二氧化碳、瓦斯等有害气体的状况。（3）系统管理员对用户的管理功能。此功能模块主要完成的是对不同级别用户采用不同身份登录系统时的操作工作，以及完成用户更改密码、添加和删除用户等工作。（4）文件数据上传功能。此功能的主要任务是实现上传与系统图相关的巷道数据信息和各个矿井的通风。

1.4煤矿安全监测系统

煤矿安全监测系统是一种能够通过智能手机和网上报警对煤矿生产系统进行全时段、全程监管的基于web的全矿区分布式的安全信息监测预警系统。计算机网络的普及,不仅有利于加强煤矿安全监管的力度,还能够提高煤矿安全信息化水平。在煤矿生产系统中采用网络摄像机和视频服务器等视频设备，可以建立一套网络数字化的视频监控系统，还可以与现有的安全监测系统形成一个很好的集成。现今一些煤矿企业中较为成熟的安全监测系统的联网解决方案主要是以现有的煤矿安全监测系统为基础，通过改造和发展形成一个集主扇风机在线监测、顶板动态监测、电网监测、火灾监测、网络运用、信息管理、生产监控和环境安全等多个次级系统为一体的煤矿企业综合监控系统。

2煤矿监控管理系统实现的关键技术

2.1通信方式的设计

煤矿生产中的计算机智能监控网络系统是一对多的通信方式，往往是1台上位机控制井下多台带式传送机的运行情况。为了保证多台下位机与上位机的通信安全可靠、有序顺畅，为防止通信冲突，需要设计出一种良好的通信方式。这个煤矿监控系统中主要采用的是两级通信方式，上位机是连接到现场控制中心，而不是直接连接到下位机。每个上位机一般最多可以连接到4个现场控制中心，而每个现场控制中心最多可以连接到8个下位智能终端，因此煤矿传送智能监控系统最多可以监控32台输送机的运转情况。上位机主要与现场控制中心进行直接通信，而现场控制中心主要负责与多个下位机进行通信。上位机所发送的指令都会发送到现场控制中心，再由现场控制中心上传到上位机。以上的两极通信方式能够使得煤矿监控智能系统的上下通信稳定，现场控制中心缓冲协调。

2.2下位机的硬件构成

煤矿生产系统中的下位机系统的主要任务是采集实时数据，其硬件的主要构成有通讯电路、报警输出电路、语音电路、人机对话界面、数字处理电路、放大电路、电源电路、传感器连接件、传感器和工业级单片微机等等。煤矿生产监控系统中的各种实时数据都是由传感器获得，例如张力传感器在输送带中将传送带张力值转换为电信号，放大电路再将电信号进行放大，当张力值超限时给出相应的触点信号及报警信号,其触点信号还可以作为开关拖动电机信号使用,同时还可以作为拉紧绞车电机的正反转控制的使用,从而达到张力自动控制的目的。

2.3工作现场与上位机监控动画的一致性

为了达到工作现场的设备状态与监控界面显示的画面一致，此计算机智能监控系统必须要具有实时性的特点，在系统的程序设计过程中需要利用一个尔维数组作为联系监控界面画面和联系现场设备的桥梁。煤矿下位机将现场中采集的信号上传到上位机，由上位机进行分析和整理，并将数据写入二维数组，同时程序能够将二位数组中的数据读出，根据数据的定义来控制界面的显示。由上述的程序设计方式可知，现场数据中二维数组的读取和写入是两个相互独立的过程，互相不存在影响，这样一来就保证了上位机监控能够实时地显示现场的工作情况。

3结语

总之，煤矿企业的监控管理系统中采用数据的集中共享，不仅能够使得作业过程中采集的数据得到有效的利用，还能够使得企业生产的效率得到有效的提高。同时，以煤矿企业监控管理系统数据共享作为基础，建立各种不同的煤矿生产计算机数据模型，可以为煤矿工作人员提供可靠的科学依据，引导煤矿企业的发展方向。

作者:石井单位：山东省经济管理干部学院