基于Internet的煤礦遠程監測系統設計

李曉東

（陽泉煤業集團三礦信息中心 山西 陽泉 045008）

0 引言

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

1 系統需求分析

根據我礦實際需求，以及通過深入實地考察和分析，結合信息產業廳煤礦安全監測、監控及管理項目中提出的煤礦安全標準，主要包括：

1.1 本地與遠程網絡的雙重監控訪問模式功能；

1.2 關鍵數據的全面采集功能；

1.3 現場視頻監控功能；

1.4 安全保障功能；

1.5 重要模擬量的曲線顯示功能；

1.6 監測模擬量的列表顯示功能；

1.7 開關量狀態圖及開機效率圖顯示功；

1.8 聲光與短信報警功能；

1.9 數據查詢與統計功能；

1.10 報表自動生產功能；

1.11 配置與管理功能；

1.12 打印功能。

2 系統總體設計

2.1 設計原則

（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 系統的總體結構

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

從數據采集層到監控中心采用C/S工作模式，從監控中心到Internet層采用B/S工作模式。

（1）數據采集層

數據采集層是整個系統的底層，負責所有監測數據的采集與傳輸，是整個系統的核心層。數據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控攝像頭。

a）氣體測量傳感器：負責對礦井內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測，其中瓦斯氣體監測是煤礦礦井氣體監測首要任務，因為瓦斯濃度過高時可能會引起爆炸，后果非常嚴重。

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

c）濕度測量傳感器：負責對礦井內的環境濕度進行測量；

d）粉塵測量傳感器：負責對礦井內的粉塵濃度進行測量；

e）壓力測量傳感器：負責對礦井內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，所以在系統中我們專門設置水位測量傳感器進行礦井內水深的測量；

g）監控攝像攝像頭：負責對礦井的各個現場進行實時監控，讓遠在監控中心，甚至更遠地方的有關人員都能及時的查看礦井內各個現場的真實情況。

（2）礦井監測點層

礦進行監測點層是最底層的監測和監控部門，它負責對本礦井的情況進行監測和監控，在這一層一般包括采集數據處理模塊、監控機、監控屏幕、數據庫服務器等。

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

b）監控機：負責對礦井的各種數據進行監控，可以提供曲線圖、最大最小值、直方圖、數據列表等形式的數據顯示，同時還具有對現場一些設備的控制操作等功能；

c）監控屏幕：將各種采集來的數據通過特定的形式在其上進行顯示，便于監控操作。

d）數據庫服務器：它首先將底層傳感器和攝像頭等設備采集的各種數據進行存儲，同時可以向更高層的監控部門提供基礎數據。

（3）監控中心層

監控中心層是對整個煤礦情況進行總體的監測和監控部門，它同時要負責多個礦井的監測和監控工作。在監控中心層主要的部件包括總控服務器、礦井監控機、礦井報警機、煤礦數據庫服務器以及對外服務器等。

a）總控服務器：負責對整個監測和監控系統各個部件的統一管理和控制，一般設立在總工程師辦公室處；

b）礦井監控機：按礦井進行分列，負責對具體礦井情況的實時監控；

c）礦井報警機：當各礦井中出現險情時，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，它同時可以實現聲光報警和短信報警；

d）煤礦數據庫服務器：負責存儲整個礦井監測出的各種數據，是所有數據的匯集地，同時它向其他的相關部件提供數據支撐服務；

e）對外服務器：主要是將各種數據通過Internet向外界傳播，實現讓處于任何地方，只要能上網的用戶都可以進行遠程的監測和監控。

（4）Internet層

是出于整個系統的最頂層，主要是實現基于Internet的遠程監測和監控，這里基本不需要什么特殊的部件，只要有能上網的計算機就可以了。

2.3 系統功能模塊

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

3 結束語

縱觀現有的各種煤礦礦井監測系統，可將其分為四個階段，即單功能監測階段、多功能監測階段、綜合監測階段以及基于網絡的遠程監測階段。這四個階段代表了煤礦礦井監測系統的發展趨勢，尤其是隨著Internet技術的發展基于網絡的遠程監測系統必將成為未來的主要趨勢。

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