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1煤礦監控管理系統設計

1.1系統建立的初步構想

傳感器網絡包括大量的節點，再加上無線傳感器節點CPU和能量有限，這所導致的直接后果就是較高的通信并行度，如果簡單地使用傳統通信協議，很難滿足需要，因此TinyOS將主動消息通信協議技術納入到通信層當中。所謂主動消息通信，就是依托于事件驅動的一種通信并發性能優越的通信方式。基于事件驅動的操作系統所具有的突出優勢在于不同的執行邏輯可以共享單個執行上下文。TinyOS系統由于采用了事件驅動深度嵌入式操作系統，因此，對于從通信層所傳輸來的基于主動消息協議的通信事件，TinyOS系統可以十分迅速地做出響應，這樣CPU的利用率就大大提高。為了滿足煤礦企業的需求，結合企業的生產特點，可以總結出煤礦生產系統構建中需要注意的幾個方面：①系統的安全性，計算機網絡是一個開放性的系統，因此煤礦的生產同時也面臨著很多安全性的問題；②自有選擇的工具和平臺，煤礦生產系統中將會涉及到很多的平臺和工具，企業需要自有的選擇和使用工具和平臺，對工具和平臺進行優化，從而達到最佳的效果；③與已有的系統集成，現今已有的大多數的煤礦企業都有自己的計算機信息管理系統，因此新的系統必須與現有的系統進行集成。

1.2煤礦監控管理系統

煤礦生產中的計算機智能監控網絡系統的硬件環境主要有web瀏覽器、工作站、監控系統、服務器和信息網絡等。該智能監控網絡系統主要分為工作站和服務器兩個部分。工作站的主要任務是采用界面的形式來完成系統的交互過程，其交互過程主要包括監控主機數據傳送到服務器、圖形錄入、報表數據的輸出和輸入、計算結果的顯示。而服務器的主要任務是對所有數據進行專業計算和數據的管理，同時要采用統一的門戶方式向工作站一方表現出服務器的功能。

1.3系統主要功能分析

（1）網絡化信息共享。此系統能夠在公司不斷的生產發展情況下不斷地修改、完善，此系統中的數據庫格式和圖形還能夠與office等辦公軟件、CAD等繪圖軟件進行調用和相互轉換。（2）煤礦安全監測控制參數的實時顯示。系統的顯示系統在與上傳的通風系統圖相互結合之后，能夠實時監測和反應礦井井下通風機的運行狀態、井下測風站的風量、礦井巷道的溫度和風速、井下一氧化碳、二氧化碳、瓦斯等有害氣體的狀況。（3）系統管理員對用戶的管理功能。此功能模塊主要完成的是對不同級別用戶采用不同身份登錄系統時的操作工作，以及完成用戶更改密碼、添加和刪除用戶等工作。（4）文件數據上傳功能。此功能的主要任務是實現上傳與系統圖相關的巷道數據信息和各個礦井的通風。

1.4煤礦安全監測系統

煤礦安全監測系統是一種能夠通過智能手機和網上報警對煤礦生產系統進行全時段、全程監管的基于web的全礦區分布式的安全信息監測預警系統。計算機網絡的普及,不僅有利于加強煤礦安全監管的力度,還能夠提高煤礦安全信息化水平。在煤礦生產系統中采用網絡攝像機和視頻服務器等視頻設備，可以建立一套網絡數字化的視頻監控系統，還可以與現有的安全監測系統形成一個很好的集成。現今一些煤礦企業中較為成熟的安全監測系統的聯網解決方案主要是以現有的煤礦安全監測系統為基礎，通過改造和發展形成一個集主扇風機在線監測、頂板動態監測、電網監測、火災監測、網絡運用、信息管理、生產監控和環境安全等多個次級系統為一體的煤礦企業綜合監控系統。

2煤礦監控管理系統實現的關鍵技術

2.1通信方式的設計

煤礦生產中的計算機智能監控網絡系統是一對多的通信方式，往往是1臺上位機控制井下多臺帶式傳送機的運行情況。為了保證多臺下位機與上位機的通信安全可靠、有序順暢，為防止通信沖突，需要設計出一種良好的通信方式。這個煤礦監控系統中主要采用的是兩級通信方式，上位機是連接到現場控制中心，而不是直接連接到下位機。每個上位機一般最多可以連接到4個現場控制中心，而每個現場控制中心最多可以連接到8個下位智能終端，因此煤礦傳送智能監控系統最多可以監控32臺輸送機的運轉情況。上位機主要與現場控制中心進行直接通信，而現場控制中心主要負責與多個下位機進行通信。上位機所發送的指令都會發送到現場控制中心，再由現場控制中心上傳到上位機。以上的兩極通信方式能夠使得煤礦監控智能系統的上下通信穩定，現場控制中心緩沖協調。

2.2下位機的硬件構成

煤礦生產系統中的下位機系統的主要任務是采集實時數據，其硬件的主要構成有通訊電路、報警輸出電路、語音電路、人機對話界面、數字處理電路、放大電路、電源電路、傳感器連接件、傳感器和工業級單片微機等等。煤礦生產監控系統中的各種實時數據都是由傳感器獲得，例如張力傳感器在輸送帶中將傳送帶張力值轉換為電信號，放大電路再將電信號進行放大，當張力值超限時給出相應的觸點信號及報警信號,其觸點信號還可以作為開關拖動電機信號使用,同時還可以作為拉緊絞車電機的正反轉控制的使用,從而達到張力自動控制的目的。

2.3工作現場與上位機監控動畫的一致性

為了達到工作現場的設備狀態與監控界面顯示的畫面一致，此計算機智能監控系統必須要具有實時性的特點，在系統的程序設計過程中需要利用一個爾維數組作為聯系監控界面畫面和聯系現場設備的橋梁。煤礦下位機將現場中采集的信號上傳到上位機，由上位機進行分析和整理，并將數據寫入二維數組，同時程序能夠將二位數組中的數據讀出，根據數據的定義來控制界面的顯示。由上述的程序設計方式可知，現場數據中二維數組的讀取和寫入是兩個相互獨立的過程，互相不存在影響，這樣一來就保證了上位機監控能夠實時地顯示現場的工作情況。

3結語

總之，煤礦企業的監控管理系統中采用數據的集中共享，不僅能夠使得作業過程中采集的數據得到有效的利用，還能夠使得企業生產的效率得到有效的提高。同時，以煤礦企業監控管理系統數據共享作為基礎，建立各種不同的煤礦生產計算機數據模型，可以為煤礦工作人員提供可靠的科學依據，引導煤礦企業的發展方向。

作者:石井單位：山東省經濟管理干部學院