礦井抗災及預防監控軟件系統研究與開發

王正偉

摘 要 隨著礦井安全監測監控技術的發展，智能自動化設備在煤礦安全生產中發揮了重要作用，是煤礦安全生產的重要保障。針對某礦井具體情況進行了現場調研，接著對整套系統的架構及主要功能進行了設計，并對系統的開發方法及系統的網絡拓撲結構進行了簡要介紹，對數據庫及軟件開發平臺進行了設計，并對系統運行環境進行了敘述。

關鍵詞 監控；系統架構；數據庫；軟件平臺

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）213-0129-02

研究礦井抗災及預防監控系統，以期實現地面調度中心能夠對控制災變通風設施進行遠程控制，監測災變設施附近的實時高清圖像及現場的粉塵濃度、風速、溫度、CO、煙霧等環境狀況信息參數；需要實現災變通風設施控制的自動化、信息化、網絡化，為組織救災的礦領導及現場指揮人員提供決策依據；將井下災變設施附近的實時圖像傳送至地面調度中心，用于地面調度人員及相關職能部門監測監視井下各設備的工作狀態和動作執行情況，實現礦井抗災及運行平穩。

1 礦井抗災及預防監控系統設計與開發原則

系統設計工作的優劣直接影響系統的質量，應對礦井抗災及預防監控系統的架構進行深入細致的研究，充分利用煤礦中提供的網絡環境實現分布、并行等處理功能，滿足日益廣泛的分布式網絡應用的需求，增強網絡功能。為提高系統設計的質量，應確定系統設計滿足遵照國家技術標準和指導性原則，依據信息化建設與系統建設的具體目標和要求，本著先進性與前瞻性、現實可操作性、用戶至上原則對礦井抗災及預防監控系統進行總體設計。

本系統的設計在以上原則的指導下，根據礦井抗災及預防監控系統的總體目標，按照系統總體設計、分步實施的步驟，來完成系統的設計。先從系統的整體出發，確定整個系統的基本組織結構和開放式架構，然后根據系統的功能和實際業務需要，進行子功能系統進行設計，最終完成整個系統的完整設計。

2 礦井抗災及預防監控系統軟件體系結構

在研究礦井抗災及預防監控系統的架構之前，需要先首先確定礦井抗災及預防監控系統的軟件體系結構。軟件系統的結構也就是軟件的實現方式，主要有C/S結構、B/S結構和二者的混合式3種方式。

C/S架構和B/S架構根據項目需求均有其應用場景，也存在優勢及不足。C/S架構適用于局域網絡內部，做一些比較靈活的客戶端應用；B/S結構適合于廣域網絡（Internet）。

因此，本文確定礦井抗災及預防監控系統的結構體系是以B/S結構為主、C/S結構為輔的混合式結構。系統軟件采用B/S 架構開發，軟件主要由“服務器端”和”客戶端”組成，客戶端無需安裝專用軟件，用戶可以通過IE6.0以上瀏覽器直接訪問系統軟件發布的WEB 頁面，可以查看系統全部接入設備的當前運行狀態、查詢歷史動作信息等；當需要打開緊急打開井下救災風門是，系統管理人員通過領導授權可以控制救災風門動作；網絡客戶端部分采用C/S結構完成。

3 礦井抗災及預防監控軟件系統架構

在確定了礦井抗災及預防監控系統的系統需求和體系結構后，就可以對其整體框架進行規劃，也是系統從整體到局部的最高框架設計，目的是提高系統的魯棒性、安全性、兼容性并且易維護；因此可以在高于設計表示和編程語言的抽象級別上分析系統。論其本身其實可以表示為是一個架構的草圖，可以抽象的表示為各個模塊的組件，且各個模塊之間可以進行通訊，在架構實現之后，這些抽象的組件被實際的組件替代，連接模塊之間的紐帶通常用接口來表示，架構的確定是經過嚴格縝密的論證-修改過程后被最終確定。

基于系統體系結構模型的靈活性、擴展性、兼容性以及集成性和高效率考慮，同時也是對概念層次的具體化，在分析礦井抗災及預防監控系統需求和系統體系結構的基礎上，提出如圖1所示礦井抗災及預防監控系統的架構模型主要可以分為數據層、業務層和表示層。

4 礦井通風系統風門調控可視化仿真系統研究與實現

在煤礦井下發生諸如火災、瓦斯/煤塵爆炸等熱動力災害時，對井巷風流的調控是搶險救災最常用和最有效的方法。以應對礦井熱動力災害為主要目標而開發的礦井抗災及預防監控系統的關鍵點在于：通過對井下救災風門的遠程自動控制來實現對風流的遠程調節，其中的關鍵就是自動風門的遠程控制。為了了解井下救災自動控制風門的控風規律及抗災效果，設計開發了礦井通風系統風門調控可視化仿真系統，以對救災風門的控風方案及控風效果進行仿真。

該系統主要是針對在風門開/閉狀態下，對井下巷道的風流流動規律以及其對通風系統影響進行仿真，主要包括：在救災風門開/閉狀態下，對礦井風流流動參數、風機參數的仿真；通風系統各類圖件的自動生成，以及通風網絡的各種分析功能，實現對井下通風的可視化仿真。

4.1 可視化仿真基礎GIS組件MineMap研究與實現

利用CAD及GIS無法簡單的表示礦井通風相關耦合關系，因此必須開發出與礦井通風專用的MineMap組件并能進行可視化仿真。

4.1.1 MineMap組件開發構思

MineMap組件的設計旨在為礦井通風系統風門調控可視化仿真系統的開發提供一個基礎GIS組件和一般性解決方案，進而用最短的開發時間實現高效率的平臺搭建。MineMap組件的設計實現可以按簡單到復雜、低級到高級的原則對功能進行實現。

4.1.2 MineMap功能模塊劃分

根據礦井通風系統風門調控可視化仿真系統的需要、MineMap組件的設計思路，確定以下幾個功能模塊。

1）通風系統圖形的操作。包括圖件的縮小、放大、平移、測距、框（點）選、閃爍、顯亮。

2）通風系統圖形輸出功能。主要是圖形的打印輸出。

3）通風系統圖導入功能。支持多種格式的數據文件的導入。

4）通風系統圖編輯功能。主要是通風網絡對象的增減、平移、粘貼等。

5）通風系統圖的顯示功能。主要顯示控制圖層數目，以及地理對象選中之后的閃爍、分類（級）顯示等。

4.1.3 MineMap架構

考慮到礦井通風系統風門調控可視化仿真系統開發的靈活性、擴展性，同時也是對概念層次的具體化。

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