基于Internet的煤礦遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李曉東

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)三礦信息中心 山西 陽(yáng)泉 045008）

0 引言

為了防止重大事故的發(fā)生，同時(shí)隨著我國(guó)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(jì)算機(jī)、通信、電子等高新技術(shù)，對(duì)煤礦礦井進(jìn)行全時(shí)段、全方位嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和險(xiǎn)情緊急預(yù)警等已經(jīng)勢(shì)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(cè)系統(tǒng)的又一個(gè)重要趨勢(shì)——基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1 系統(tǒng)需求分析

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

1.1 本地與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的雙重監(jiān)控訪問(wèn)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(chǎng)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(cè)模擬量的列表顯示功能；

1.7 開(kāi)關(guān)量狀態(tài)圖及開(kāi)機(jī)效率圖顯示功；

1.8 聲光與短信報(bào)警功能；

1.9 數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)功能；

1.10 報(bào)表自動(dòng)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(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）精確性；

（2）實(shí)時(shí)性；

（3）可靠性；

（4）易用性；

（5）可維護(hù)性；

（6）安全性；

（7）靈活性；

（8）可擴(kuò)展性；

（9）先進(jìn)性。

2.2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以分成四個(gè)層次：數(shù)據(jù)采集層、礦井監(jiān)測(cè)點(diǎn)層、監(jiān)控中心層和Internet層。每一個(gè)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(gè)完整的基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)在工作時(shí)，先由數(shù)據(jù)采集層進(jìn)行礦井各種數(shù)據(jù)的采集，然后經(jīng)過(guò)一定的處理被傳送到礦井監(jiān)測(cè)點(diǎn)層，此時(shí)，礦井監(jiān)測(cè)點(diǎn)就可以對(duì)本礦井的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，接著，由各礦井監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、處理，并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)，監(jiān)控中心通過(guò)Internet開(kāi)啟對(duì)外監(jiān)控服務(wù)，最后Internet層的監(jiān)控用戶就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(gè)系統(tǒng)的底層，負(fù)責(zé)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，是整個(gè)系統(tǒng)的核心層。數(shù)據(jù)采集層主要的部件包括：氣體測(cè)量傳感器、溫度測(cè)量傳感器、濕度測(cè)量傳感器、粉塵測(cè)量傳感器、壓力測(cè)量傳感器、水位測(cè)量傳感器和監(jiān)控?cái)z像頭。

a）氣體測(cè)量傳感器：負(fù)責(zé)對(duì)礦井內(nèi)的各類氣體濃度進(jìn)行測(cè)量，這里主要包括對(duì)瓦斯氣體、一氧化碳、二氧化碳和氧氣等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中瓦斯氣體監(jiān)測(cè)是煤礦礦井氣體監(jiān)測(cè)首要任務(wù)，因?yàn)橥咚節(jié)舛冗^(guò)高時(shí)可能會(huì)引起爆炸，后果非常嚴(yán)重。

b）溫度測(cè)量傳感器：負(fù)責(zé)對(duì)礦井內(nèi)的溫度進(jìn)行測(cè)量，溫度對(duì)礦井環(huán)境來(lái)說(shuō)也是非常重要的；

c）濕度測(cè)量傳感器：負(fù)責(zé)對(duì)礦井內(nèi)的環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量；

d）粉塵測(cè)量傳感器：負(fù)責(zé)對(duì)礦井內(nèi)的粉塵濃度進(jìn)行測(cè)量；

e）壓力測(cè)量傳感器：負(fù)責(zé)對(duì)礦井內(nèi)的氣體壓力進(jìn)行測(cè)量；

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

g）監(jiān)控?cái)z像攝像頭：負(fù)責(zé)對(duì)礦井的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓遠(yuǎn)在監(jiān)控中心，甚至更遠(yuǎn)地方的有關(guān)人員都能及時(shí)的查看礦井內(nèi)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況。

（2）礦井監(jiān)測(cè)點(diǎn)層

礦進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)層是最底層的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控部門，它負(fù)責(zé)對(duì)本礦井的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(jī)、監(jiān)控屏幕、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。

a）數(shù)據(jù)處理模塊：負(fù)責(zé)從把各傳感器和攝像頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和處理，如對(duì)占用資源較大視頻數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)點(diǎn)；

b）監(jiān)控機(jī)：負(fù)責(zé)對(duì)礦井的各種數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)還具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)特定的形式在其上進(jìn)行顯示，便于監(jiān)控操作。

d）數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)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(duì)整個(gè)煤礦情況進(jìn)行總體的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控部門，它同時(shí)要負(fù)責(zé)多個(gè)礦井的監(jiān)測(cè)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(jī)、礦井報(bào)警機(jī)、煤礦數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及對(duì)外服務(wù)器等。

a）總控服務(wù)器：負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)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(jī)：按礦井進(jìn)行分列，負(fù)責(zé)對(duì)具體礦井情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控；

c）礦井報(bào)警機(jī)：當(dāng)各礦井中出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，直到險(xiǎn)情消除或強(qiáng)制停止為止。礦井報(bào)警機(jī)是一個(gè)綜合的報(bào)警系統(tǒng)，它同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和短信報(bào)警；

d）煤礦數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)整個(gè)礦井監(jiān)測(cè)出的各種數(shù)據(jù)，是所有數(shù)據(jù)的匯集地，同時(shí)它向其他的相關(guān)部件提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)；

e）對(duì)外服務(wù)器：主要是將各種數(shù)據(jù)通過(guò)Internet向外界傳播，實(shí)現(xiàn)讓處于任何地方，只要能上網(wǎng)的用戶都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。

（4）Internet層

是出于整個(gè)系統(tǒng)的最頂層，主要是實(shí)現(xiàn)基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)就可以了。

2.3 系統(tǒng)功能模塊

通過(guò)對(duì)基于Internet的遠(yuǎn)程煤礦礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和部件功能的描述，這里將其進(jìn)行具體的模塊化。在本文設(shè)計(jì)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(bào)警模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊、歷史數(shù)據(jù)顯示模塊、報(bào)表生成模塊、控制命令模塊等。

3 結(jié)束語(yǔ)

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

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