1、附录A 煤矿智能化监控系统的设计和实现摘要本系统利用传感器、自动检测技术、通讯技术和微型计算机技术，来实现整个矿区运行参数的智能监控管理。数据采集终端以单片机89C52集成电路为核心，配合高效的数字传感器，通过RS485接口总线与已实现智能监控的主要控制设备进行通讯。数据管理系统使用新一代的高级编程语言C语言和基于客户/服务器模式的结构化查询语言(SQL)数据库技术。这个系统实现了实时监控、显示井下数据，查询，删改和保存历史数据，图表和报表的打印，专家诊断和决策支持模块。系统中设置的智能专家诊断和决策模块能预测空气中瓦斯的浓度并能检查及排除井下机器设备的故障；在出现事故的情况下，它还能利用智能
2、决策模块把解决措施提供给井下工作人员以拯救和分散井下人员及设备。这个项目的研究、开发和生成应用为煤矿井下的安全开采工作提供了保证。本文指出了软件和硬件结构的灵活性，并且它可以延伸到其它矿井安全生产领域。关键词：煤矿安全系统； C语言； 客户/服务器模式； 智能决策； 数据采集终端。1介绍众所周知，煤矿行业是高危险行业，而且现在的技术还相对得落后，煤矿的安全生产重于一切。建立煤矿安全生产保护系统是保证煤矿安全生产的唯一方式。在当今煤矿生产中，影响煤矿安全生产的主要有以下两个方面的因素：（1）环境因素：瓦斯、一氧化碳、温度（湿度）等级、煤仓的位置等等。（2）机电装置运行参数因素：运输机的安装，带式
3、输送机，电压，电流等等。总之，在煤矿安全生产中，一个智能的生产监控系统是保证煤矿安全生产的有效地措施。它扮演着预防事故和减少事故的发生的角色，同时也提高了生产效率。它同时还是实现煤矿现代化管理的重要里程碑。2系统概要煤矿智能安全监控系统，主要的监控参数有：瓦斯（甲烷、一氧化碳等）、温度同时也监控主要生产设备通断开关参数，预报煤矿生产安全信息，这些参数的获得，有效地避免了一些重大恶性事故如瓦斯和煤尘的爆炸的出现。与早先的系统相比，本系统把带有智能数字传感器的控制计算机作为下位机，提高了获得的数据的精确度，当工作异常时，专家系统模块可提供解决措施。1）系统的硬件部分主要由数据采集终端、数据集中器和
4、控制计算机组成。2）系统的软件部分主要是由基于C语言的数据监测管理系统组成，它用来对全矿实现综合管理和监测。3）整个系统通过RS485通信接口把实时数据传送给主控计算机，以实现对数据的显示、存储、查询和打印井下的环境参数和多种机电设备运行参数。3系统硬件结构这全部的监控系统分成煤矿数据采集终端和地面集中器，井下实时数据通过智能数字传感器被转变为动态的模拟信号，再传送到分站控制计算机的数据库，并且备份，然后通过网络把数据转到数据集中器的主端，实现对主电动机的主端的监控。当发生事故时，电动机进入报警状态并自动地终止运行，隔离电气设备电源故障，最大限度地减少损失的扩大。智能数据采集终端的程序流程图如
5、图1所示：图1程序流程图数据采集终端采用C51的汇编语言来编程，主要用来完成以下几个功能：（1）各种传感器手机到的模拟数据汇集到一起并且进行A/D转换，进行数据的读取；（2）把转换后的设备运行参数，备用电气的参数、开关量及其它电气参数集中传送到监控系统中。（3）数据计算、记录、报警诊断、电源管理和系统自我检测（4）通过电力线以通讯载体为媒介与集中控制器进行数据的交换。（5）可能的话，局部数据通过局部串行端口读取和确认数据。4系统的整体结构4.1系统主要控制软件模块化结构整个系统的部分主要控软件安装在主控电脑的主端和各分站的人工管理机器上。它的主界面的程序代码是由微软公司信创立的新一代面向对象的
6、C语言编写的，它可以分成十个模块：6个动态结构和4个数据库，如图2所示： 模块管理监控系统接口用户数据库管理实时数据显示历史数据查询维护数据报表显示专家决策系统电机警告及终止煤矿GIS信息库历史数据存储库专家决策信息库专家决策信息库图2 系统运行结构图实时数据获取显示模块已经在整个矿区实施了数据的实时动态获取和显示；历史数据的查询和维护模块能够用来管理和保存所有收集到的数据；历史数据统计图表模块能够对历史数据进行分析和比较；数据报表显示模块是用来打印矿山数据表格的；专家决策模块能够完成瓦斯浓度监测、机械设备故障诊断以及事故诊断；电机警告及终止模块能够在数据变化出现异常时给出及时的警告，当数据超
7、过预定值时会自动切断电源以确保设备的安全。4.2智能决策模块设计通过专门的知识库，它能提示多种异常的数据作为参考值以预测矿井的瓦斯；也可以供应最好环境参数和合理的生产指示；指出最佳的救灾和逃避灾祸途径，并且能在当灾祸出现时做出能够提供援救并分散人员和设备的决定策略。如图3所示：值班人员人机交互平台决策系统数据库管理资料库管理数据库数据库图3 专家决策系统结构图4.2.1人机交互界面人机交互界面是一个能提供数据给系统的监控界面，提出作业技术要求和给用户供应解决方案和种种的有帮助的决策信息。4.2.2智能决策保障系统它的功能包括数据采集，数据读取，数据计算等等。详细的来说，它能够通过人机交互界面分
8、析、计算、记录结果，提出相对应的解决方案，描述正确的结果，包括资料和知识的表示法、体系结构、要点和用法，也可由知识库提供的知识解决问题，得到解决方案，学会关于解析问题的决策方法，并能与各分站系统通讯和传递资料。4.2.3知识库结构和知识表述一样，专家的知识可做为一类别，对象特征等等。每个知识库包括为四阶段：类别，属性，对象和多媒体信息。它的结构是：类别（分类名，父类名，子类名，典型特征）；属性（分类名、性质名称、性质类型、数值范围）；对象（分类名，对象名，属性名，属性值）；多媒体信息（对象名，图象，视频）。4.3客户/服务器模式基于客户/服务器模式，煤矿安全监控系统通过网络来连接煤矿的各个环节
9、，使煤矿的管理人员能够实时地控制整个企业的生产管理，此模式适用于网络程序设计的核心技术。主站网络群与分站网络群通过网线连接在一起。主站服务器和分站客户机已经实现数据和维护的无缝连接。它具有开放性和可扩展性等优点。系统数据库用微软的SQL Server 2000作为全部数据的存储器，它分为前台客户机和后台服务器，分别存储矿山资料和决策信息的管理。5总结利用传感器技术、自动检测技术、通信技术和微型电子计算机技术，以获得整个矿区的运行参数智能监控管理的系统。这个系统具有以下特征：（1） 实时数据的报警。报警有多种表达方式，利用图象集合器和遥控器的工业摄象机摄影。（2） 建立实时数据安全监控平台。利用
10、新一代的便于控制面向对象的语言c编译模型库， Active X模块和数据联络器，利用程序使数据库传递显得逼真，方便地存放和读取数据，使得安全系统便于各种数据的处理。（3） 本系统中的专家决策辅助模块，能完成瓦斯预测，机械装置故障检查及排除故障，同时报告故障的位置，并能够提供援救并分散人员和设备的决定策略。在开采矿井安全生产中，煤矿的智能监控系统满足用户的两方面要求：实时监控和迅速地发现和消除高危险区域，能有效地终止最大矿井事故的发生，能够给中小型煤矿提供一个新的监控手段。附录BDesign and Implement of An Intelligent Coal Mine Monitoring
11、 SystemSong Dongdong1 Ren Zhenhui1 Gu Yanxia2(1. College of Mech. and Elec. Engineering, Agricultural University of HeBei, Baoding 071001 China)(2. College of Science, Agricultural University of HeBei, Baoding 071001 China)Abstract: This system utilize sensor, automatic detection, communication and
12、microcomputer technologies, to realize the operational parameter intelligent monitored management of entire mining area. The data acquisition terminal take the 89C52 chip integrated circuit as a core, cooperating highly effective digital sensor, carries on the communication through the RS485 interfa
13、ce with the main control machine, which has realized the intelligent monitoring. Data management system use a new generation advanced programming language C# and SQL Server database technique, which based on the Client/Server mode. The system implements the real-time monitoring and displaying for da
14、ta under mine, query, deletion and maintenance of history data, graphic statistic, report printing, expert diagnosis and decision-making support modules. The intelligent decision-making support module sets in the system, can complete the gas forecast and the mechanical device breakdown troubleshooti
15、ng; Also may in the accident situation, provides the intelligent decision-making to rescue and disperse the personnel and equipment. The Research, Development and Promote Application will provide the safeguard regarding the mine pit security work. The paper shows that the system is flexible in the a
16、rchitecture of software and hardware, and can be easily extended to other mine safety production fields.Keywords: Coal mine safety system; C#; Client/server mode; intelligent decision-Making support; Data acquisition terminal;1 IntroductionCoal enterprise is the high-risk profession and technique now is relative backwardness. Secur
