于蘭蘭?孟天星

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，計算機開發(fā)技術廣泛的應用，在煤礦的生產中有著重要的作用。雖然我國煤礦資源豐富，但是地質條件極其復雜，在采礦的過程中經常會出現一些安全事故，導致井下人員的傷亡。本文結合了煤礦安全生產的現狀，探討了計算機嵌入式系統(tǒng)在煤礦安全生產中的實現與應用。（本文原刊于煤礦開采2013年）

關鍵詞：計算機；軟件開發(fā)；技術；井下作業(yè)；煤礦；應用

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，在煤礦的井下生產安全監(jiān)控中起到了非常重要的作用。雖然科技水平的提升使煤礦機械化的程度提高很多，但是在長期運行中會出現很多問題，必然會產生安全隱患。計算機嵌入式系統(tǒng)能夠實現對煤礦生產的遠程的監(jiān)控和運行狀態(tài)的動態(tài)跟蹤，很大程度上提高了煤礦生產的安全性。

1 計算機技術對煤礦安全生產的影響

1.1 煤礦安全生產現狀

隨著煤礦事業(yè)的不斷發(fā)展，在煤礦的生產中一定要保證安全質量，加強防護措施，采用先進的監(jiān)控系統(tǒng)改善當前煤礦生產中的難題。雖然煤礦生產和管理基本實現了自動化，但是還是存在很多的事故，這就暴露了在技術和措施上的不足。由于煤礦的生產環(huán)境比較復雜，在生產和管理的過程中難度很大，所以存在很大的安全隱患。特別實在瓦斯防治、沖擊地壓等技術處理上還有待加強，而且井下與井上之間的通信不是很緊湊，導致一些緊急的情況不能及時的處理。同時在礦井事業(yè)中缺乏專業(yè)的人才，在礦區(qū)的管理和生產中的工作人員技能水平很低，在信息化的時代，綜合型人才是企業(yè)所稀缺的，然而對于大多數的煤礦企業(yè)中，這也是面臨的難題之一。因為只有不斷加強煤礦企業(yè)的內部管理，制定基本的生產準則，在安全、技術上都要達到生產的要求，這樣才能帶到企業(yè)的快速發(fā)展。

1.2 存在的主要問題

隨著技術的不斷進步，計算機嵌入式系統(tǒng)已經廣泛的應用煤礦生產中各個環(huán)節(jié)當中，比如電牽引采煤機的自動化控制、通信系統(tǒng)以及環(huán)境的安全監(jiān)測。在煤礦的井下生產的安全問題是施工中的重點難題，目前對井下安全監(jiān)測有很多種方法，雖然種類結構不同，但是其基本原理和功能相差不大，井下的安全監(jiān)測系統(tǒng)一般包括傳感器、分站點、監(jiān)控中心和相應的傳輸設備這些組成，這些部分相互聯系，缺一不可，完成信息的采集、傳輸等功能。 在進行井下狀態(tài)檢查時，主要對一氧化碳體積分數、進風以及回風的速度進行實時的采集，然后傳遞給傳感器。對于傳感器包含很多種，像一氧化碳傳感器、溫度傳感器、風速傳感器等，這些都是在礦井安全生產中的重要設備。

2 計算機嵌入式系統(tǒng)功能模塊

計算機嵌入式系統(tǒng)主要包括工控計算機、數據庫模塊以及通訊模塊等，嵌入式系統(tǒng)主要在煤礦的設備當中使用，使這些設備具備高度的智能化，完善了系統(tǒng)的功能，增加了設備運行的可靠性。

2.1 通訊模塊

數據采集儀將采集到的數據存放到存儲器當中，需要通過在通訊模塊的作用下傳到上位機系統(tǒng)。通訊模塊能夠與局域網網絡聯系進行信息技術操縱。這種系統(tǒng)能夠利用在生產中所用的網絡設備，為系統(tǒng)擴展應用技術，這樣可以減少很多設備資源的使用。同時，信息傳輸的過程中采取一般的網絡通訊協議能夠保證信息在傳輸的過程中的及時和精準性。通訊模塊采用光纖的原料提高了信息的傳輸速度，在傳輸的過程中誤碼低于8，而且外界因素也不會對該模塊起到任何的干擾，確保了信息通訊的可靠性。在通訊網絡中的使用權限很廣泛，一般的TCP/IP在局域網或者計算機的通訊功能中作為基礎的技術，只要滿足網絡的傳輸要求，就可以實現對煤礦生產信息的在線傳輸。在多數試驗裝置的數據傳輸采用逐點傳送或者批處理傳送的手段，通過數據通訊線將瞬時值傳給D/A，然后會產生相應的信號源。在國內像北京維特MRT—02B由于幅頻特性很差，對于諧波疊加和變頻試驗不能夠進行非定量的測量，所以在輸出的數據與設定的參數值有一定的誤差。國外的試驗裝置不管在任何頻率下它的點數都很固定，一般都是每周輸送256點，幅頻特性很好，所以產生的誤差就很小。因為在20次諧波的時候，其誤差值在3%一下，所以很適合做單頻率試驗。

2.2 數據庫的建立

數據庫是對相關聯的數據進行集合成的資源系統(tǒng)，在數據庫的系統(tǒng)設計中主要有空間數據庫和屬性數據庫兩方面?？臻g數據庫的特點就是容量大，能夠快速的查詢到所需要的數據，同時還能夠對數據進行修改，但是它的模型很復雜，在整個數據庫中按照不同的關系等級分為了幾個數據層。平臺數據庫中就會以數據庫格式存儲設備的運行信息，屬性信息全部存儲在數據庫中，而且有對應的空間數據。在數據庫中二者是不可分割的，通過二者之間的相互聯系維持數據庫整個系統(tǒng)的運行。

2.3 瀏覽電子系統(tǒng)結構

瀏覽電子系統(tǒng)主要是接收測量的數據，然后進行動態(tài)的分析，對于礦區(qū)的管理信息可操作性強，而且具備了瀏覽器、服務器以及數據處理等系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)的作用下主要的功能包括以下三個方面：①數據庫服務層。數據庫服務層是對接收的數據進行整合，由windows NT服務引擎提供的技術支持，減少了用戶的操作時間，可以快速的瀏覽煤礦的生產管理信息，所以該服務層的安全、可靠性非常的高。②應用服務層。應用服務層主要是由WESGIS組成，實在數據服務層的下一步驟，但是所有的操作平臺以及技術都是與數據服務層是一樣的。③瀏覽器層。瀏覽層是將最后的處理信息通過顯示器顯示出來，所有的礦區(qū)信息都要經過傳送、處理最終達到瀏覽層。所以瀏覽層能夠方面用戶的查詢、瀏覽，而且操作上很簡單。

3 計算機嵌入式系統(tǒng)在煤礦生產中的功能實現

計算機嵌入式系統(tǒng)在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的應用能夠達到自動化、智能化、信息化的技術水準，是我國煤礦事業(yè)中必備的重要手段，對于企業(yè)在生產中的安全防護有重要的意義，適應于各種礦井的使用。其中主要系統(tǒng)就是地面中心站，由計算機系統(tǒng)控制，主體的控制程序為由主機—各分站點—傳感器。中心站主要負責采集各分站的信息，然后在計算機系統(tǒng)中進行處理，能夠在瓦斯等爆炸性氣體中使用。監(jiān)控系統(tǒng)的主要是通過地面的監(jiān)控主機對于在礦井底下的分站點不斷的進行信息的交流，分站點將不同時間段采集的每個傳感器的數據傳到主機，然后在地面的監(jiān)控主機設定一個規(guī)定的參數作為報警的最大額度，主機對于分站點的數據進行處理，當傳到主機的數據高于設定的報警參數時，監(jiān)控主機以及傳感器就會發(fā)出報警信號，傳感器的報警的指示燈也會閃爍，提醒施工人員加以注意，在監(jiān)控主機的屏幕上會顯示礦井下報警傳感器的時間地點，然后鎖定事故的地點。對于程序而言最重要的就是接口的定義，用戶在配置文件的過程中就能夠實現不同的切換。系統(tǒng)的試驗測試一般都是采用二分法自動尋找動作邊界，然后得到相應的數據結果，可以將他們在屏幕上繪制測試點，利于分析處理。由于很多的試驗裝置不夠全面，不能利用智能擬合的方法測繪，所以對于動作阻抗的數值不能測定出來，導致結果的誤差不能確定。

總而言之，隨著計算機軟嵌入式系統(tǒng)的不斷應用，會給企業(yè)帶來更多的經濟效益，但是在我國礦井的安全監(jiān)測管理中還是處于發(fā)展階段，在實際的操縱過程中存在很多問題，通過在計算機嵌入式技術的基礎上實現了數據的傳輸與在線的監(jiān)控，所以在很大程度上提高了生產的安全性，給企業(yè)安全、可靠生產帶來了保障。（本文原刊于煤礦開采2013年）

參考文獻

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作者簡介

于蘭蘭（1980-），女，山東煙臺人，碩士研究生，講師，研究方向為自動控制與信號處理。

孟天星（1968-），女，河北辛集市，碩士研究生，副教授，研究方向為過程控制與電機拖動。