李曉東

（陽泉煤業(yè)集團三礦信息中心 山西 陽泉 045008）

0 引言

為了防止重大事故的發(fā)生，同時隨著我國煤炭工業(yè)體制改革的不斷深化，以及現(xiàn)代化信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，采用現(xiàn)代化的計算機、通信、電子等高新技術(shù)，對煤礦礦井進行全時段、全方位嚴格監(jiān)測和險情緊急預(yù)警等已經(jīng)勢在必行，尤其是Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展更是引領(lǐng)了煤礦礦井監(jiān)測系統(tǒng)的又一個重要趨勢——基于Internet的遠程監(jiān)測。

1 系統(tǒng)需求分析

根據(jù)我礦實際需求，以及通過深入實地考察和分析，結(jié)合信息產(chǎn)業(yè)廳煤礦安全監(jiān)測、監(jiān)控及管理項目中提出的煤礦安全標(biāo)準，主要包括：

1.1 本地與遠程網(wǎng)絡(luò)的雙重監(jiān)控訪問模式功能；

1.2 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的全面采集功能；

1.3 現(xiàn)場視頻監(jiān)控功能；

1.4 安全保障功能；

1.5 重要模擬量的曲線顯示功能；

1.6 監(jiān)測模擬量的列表顯示功能；

1.7 開關(guān)量狀態(tài)圖及開機效率圖顯示功；

1.8 聲光與短信報警功能；

1.9 數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計功能；

1.10 報表自動生產(chǎn)功能；

1.11 配置與管理功能；

1.12 打印功能。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

（1）精確性；

（2）實時性；

（3）可靠性；

（4）易用性；

（5）可維護性；

（6）安全性；

（7）靈活性；

（8）可擴展性；

（9）先進性。

2.2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

整個監(jiān)測系統(tǒng)可以分成四個層次：數(shù)據(jù)采集層、礦井監(jiān)測點層、監(jiān)控中心層和Internet層。每一個層次都由若干部件構(gòu)成，所有部件共同協(xié)作就構(gòu)成了一個完整的基于Internet的遠程監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)在工作時，先由數(shù)據(jù)采集層進行礦井各種數(shù)據(jù)的采集，然后經(jīng)過一定的處理被傳送到礦井監(jiān)測點層，此時，礦井監(jiān)測點就可以對本礦井的情況進行監(jiān)測與監(jiān)控，接著，由各礦井監(jiān)測點把其礦井的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心層，由監(jiān)控中心把所有礦井監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行匯聚、處理，并對它們進行監(jiān)控，同時，監(jiān)控中心通過Internet開啟對外監(jiān)控服務(wù)，最后Internet層的監(jiān)控用戶就可以進行遠程監(jiān)測與監(jiān)控了。

從數(shù)據(jù)采集層到監(jiān)控中心采用C/S工作模式，從監(jiān)控中心到Internet層采用B/S工作模式。

（1）數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層是整個系統(tǒng)的底層，負責(zé)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與傳輸，是整個系統(tǒng)的核心層。數(shù)據(jù)采集層主要的部件包括：氣體測量傳感器、溫度測量傳感器、濕度測量傳感器、粉塵測量傳感器、壓力測量傳感器、水位測量傳感器和監(jiān)控攝像頭。

a）氣體測量傳感器：負責(zé)對礦井內(nèi)的各類氣體濃度進行測量，這里主要包括對瓦斯氣體、一氧化碳、二氧化碳和氧氣等進行監(jiān)測，其中瓦斯氣體監(jiān)測是煤礦礦井氣體監(jiān)測首要任務(wù)，因為瓦斯?jié)舛冗^高時可能會引起爆炸，后果非常嚴重。

b）溫度測量傳感器：負責(zé)對礦井內(nèi)的溫度進行測量，溫度對礦井環(huán)境來說也是非常重要的；

c）濕度測量傳感器：負責(zé)對礦井內(nèi)的環(huán)境濕度進行測量；

d）粉塵測量傳感器：負責(zé)對礦井內(nèi)的粉塵濃度進行測量；

e）壓力測量傳感器：負責(zé)對礦井內(nèi)的氣體壓力進行測量；

f）水位測量傳感器：在很多大型煤礦中，由于礦井深度很深，所以就會有大量的地下水流入礦井中，當(dāng)水深達到一定的高度時可能會引起礦井塌陷等危險情況，所以在系統(tǒng)中我們專門設(shè)置水位測量傳感器進行礦井內(nèi)水深的測量；

g）監(jiān)控攝像攝像頭：負責(zé)對礦井的各個現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，讓遠在監(jiān)控中心，甚至更遠地方的有關(guān)人員都能及時的查看礦井內(nèi)各個現(xiàn)場的真實情況。

（2）礦井監(jiān)測點層

礦進行監(jiān)測點層是最底層的監(jiān)測和監(jiān)控部門，它負責(zé)對本礦井的情況進行監(jiān)測和監(jiān)控，在這一層一般包括采集數(shù)據(jù)處理模塊、監(jiān)控機、監(jiān)控屏幕、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。

a）數(shù)據(jù)處理模塊：負責(zé)從把各傳感器和攝像頭采集的數(shù)據(jù)進行分類和處理，如對占用資源較大視頻數(shù)據(jù)進行壓縮編碼處理等，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳送到礦井監(jiān)測點；

b）監(jiān)控機：負責(zé)對礦井的各種數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，可以提供曲線圖、最大最小值、直方圖、數(shù)據(jù)列表等形式的數(shù)據(jù)顯示，同時還具有對現(xiàn)場一些設(shè)備的控制操作等功能；

c）監(jiān)控屏幕：將各種采集來的數(shù)據(jù)通過特定的形式在其上進行顯示，便于監(jiān)控操作。

d）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：它首先將底層傳感器和攝像頭等設(shè)備采集的各種數(shù)據(jù)進行存儲，同時可以向更高層的監(jiān)控部門提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）監(jiān)控中心層

監(jiān)控中心層是對整個煤礦情況進行總體的監(jiān)測和監(jiān)控部門，它同時要負責(zé)多個礦井的監(jiān)測和監(jiān)控工作。在監(jiān)控中心層主要的部件包括總控服務(wù)器、礦井監(jiān)控機、礦井報警機、煤礦數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及對外服務(wù)器等。

a）總控服務(wù)器：負責(zé)對整個監(jiān)測和監(jiān)控系統(tǒng)各個部件的統(tǒng)一管理和控制，一般設(shè)立在總工程師辦公室處；

b）礦井監(jiān)控機：按礦井進行分列，負責(zé)對具體礦井情況的實時監(jiān)控；

c）礦井報警機：當(dāng)各礦井中出現(xiàn)險情時，進行報警，直到險情消除或強制停止為止。礦井報警機是一個綜合的報警系統(tǒng)，它同時可以實現(xiàn)聲光報警和短信報警；

d）煤礦數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：負責(zé)存儲整個礦井監(jiān)測出的各種數(shù)據(jù)，是所有數(shù)據(jù)的匯集地，同時它向其他的相關(guān)部件提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)；

e）對外服務(wù)器：主要是將各種數(shù)據(jù)通過Internet向外界傳播，實現(xiàn)讓處于任何地方，只要能上網(wǎng)的用戶都可以進行遠程的監(jiān)測和監(jiān)控。

（4）Internet層

是出于整個系統(tǒng)的最頂層，主要是實現(xiàn)基于Internet的遠程監(jiān)測和監(jiān)控，這里基本不需要什么特殊的部件，只要有能上網(wǎng)的計算機就可以了。

2.3 系統(tǒng)功能模塊

通過對基于Internet的遠程煤礦礦井監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和部件功能的描述，這里將其進行具體的模塊化。在本文設(shè)計的系統(tǒng)中主要的模塊包括：用戶管理、參數(shù)配置、通信模塊、視頻監(jiān)控模塊、編解碼模塊、瓦斯抽放模塊、短信報警模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊、歷史數(shù)據(jù)顯示模塊、報表生成模塊、控制命令模塊等。

3 結(jié)束語

縱觀現(xiàn)有的各種煤礦礦井監(jiān)測系統(tǒng)，可將其分為四個階段，即單功能監(jiān)測階段、多功能監(jiān)測階段、綜合監(jiān)測階段以及基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)測階段。這四個階段代表了煤礦礦井監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，尤其是隨著Internet技術(shù)的發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)測系統(tǒng)必將成為未來的主要趨勢。

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