網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的重視，煤礦的安全生產(chǎn)顯得越來(lái)越重要。從2001年至2003年國(guó)家投入40億國(guó)債資金用于煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)改造，全國(guó)大多數(shù)煤礦都實(shí)行了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。雞西礦業(yè)集團(tuán)于2003年8月投入運(yùn)行了一套礦井安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司與所屬的12個(gè)礦聯(lián)網(wǎng)。12個(gè)礦采用的是4種不同廠家生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在不影響各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主程序的情況下，由煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷航鉀Q了不同監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。該系統(tǒng)采用WIN32編程技術(shù)，可運(yùn)行于win98/2000/XP系列平臺(tái)，系統(tǒng)采用RS232串口通訊技術(shù)、先進(jìn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、多線程多任務(wù)并行技術(shù)、GDI動(dòng)畫(huà)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。

1 系統(tǒng)概況及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.1原理及組成

從井下傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)信號(hào)線接連到地面中心站服務(wù)器及工控機(jī)中，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)

分析處理后，再由網(wǎng)卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)雙絞車連接到交換機(jī)上，交換數(shù)據(jù)后分配到礦內(nèi)有關(guān)辦公室的終端及以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器。通過(guò)電話線連接到通信公司所屬的各礦交換中心站的網(wǎng)絡(luò)適配器上，由網(wǎng)絡(luò)適配器通過(guò)同軸電纜連接光端機(jī)，經(jīng)光纖連接到集團(tuán)公司監(jiān)測(cè)中心。

系統(tǒng)由以下幾部分組成：①代理服務(wù)品（礦端主服務(wù)器），主要接收由井下傳感器采集經(jīng)過(guò)井下分站上傳的數(shù)據(jù)，同時(shí)把接收到的數(shù)據(jù)按規(guī)定格式化后上傳給集團(tuán)公司監(jiān)測(cè)中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。②網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（集團(tuán)公司監(jiān)測(cè)中心主服務(wù)器），用來(lái)接收各礦代理服務(wù)器上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)終端提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。③礦終端，為礦領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)人員提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示功能。④集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)終端，為公司領(lǐng)導(dǎo)提供動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示的各礦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案

雞西礦業(yè)集團(tuán)礦井安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)綜合的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)方式采用C/S結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采用星型和總線型相結(jié)合，該網(wǎng)絡(luò)由傳輸介質(zhì)與連接設(shè)置組成。傳輸介質(zhì)主要有光纖雙絞線、同軸電纜等。各礦內(nèi)中心站與各終端采用小型星形以太網(wǎng)連接；集團(tuán)通信公司的交換中心到集團(tuán)公司監(jiān)測(cè)中心采用光纖連接。連接的設(shè)備包括服務(wù)器與代理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)適配器、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、交換機(jī)及網(wǎng)卡。

各礦的網(wǎng)絡(luò)核心主要有網(wǎng)絡(luò)適配器及交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)適配器用來(lái)把數(shù)據(jù)傳送到集團(tuán)公司，交換機(jī)用來(lái)監(jiān)測(cè)主機(jī)與礦終端群數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及傳送。監(jiān)測(cè)主機(jī)與代理服務(wù)器放置在各礦監(jiān)測(cè)中心，是各礦主要采集數(shù)據(jù)設(shè)備，負(fù)責(zé)井下瓦斯數(shù)據(jù)的采集與分析。

集團(tuán)公司監(jiān)測(cè)中心設(shè)在通風(fēng)部三樓，配有2臺(tái)服務(wù)器、1臺(tái)電腦終端，1臺(tái)交換機(jī)用來(lái)接收各礦數(shù)據(jù)。

1.3傳輸協(xié)議

從各礦監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)傳給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，關(guān)鍵的問(wèn)題是數(shù)據(jù)的傳輸，網(wǎng)絡(luò)上使用的傳輸協(xié)議一般采用TCP/IP協(xié)議，它提供TCP和UDP兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，TCP和UDP適合于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。由于監(jiān)控系統(tǒng)廠家不同，使用的通訊協(xié)議不一樣，所以本系統(tǒng)采用4種方式獲取數(shù)據(jù)。

KJ4瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是北京長(zhǎng)安公司生產(chǎn)的，經(jīng)過(guò)撫順?lè)衷郝男泻螅谠械耐咚贡O(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將井下分站連接到地面中心站的信號(hào)線上，并連一個(gè)串口線，連接在代理服務(wù)器上，將數(shù)據(jù)處理分析后，傳輸?shù)郊瘓F(tuán)公司的監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器主機(jī)，KJ4主機(jī)與代理服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸不存在干擾。

KJ75是撫順安全儀器廠生產(chǎn)的，代理服務(wù)器利用了KJ75所提供的TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)端口讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)解板處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)和發(fā)送。

KJ19是長(zhǎng)春東高煤炭研究所生產(chǎn)的，該系統(tǒng)不提供網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，代理服務(wù)器采用遠(yuǎn)程拷貝主方式。在中心站的Init子目錄下有一個(gè)Ex-change.dat文件，該文件為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件，每20s進(jìn)行一次刷新，因此由KJF2000代理服務(wù)器軟件每隔20s將該文件考貝到代理服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)和發(fā)送。

KJF2000是煤科總院撫順?lè)衷荷a(chǎn)的，它直接從串口讀取數(shù)據(jù)，處理后通過(guò)TCP/IP協(xié)議把數(shù)據(jù)及時(shí)地發(fā)往礦各信終端及集團(tuán)公司中心站。KJF2000中心站軟件同時(shí)對(duì)串口發(fā)送命令，完成對(duì)井下設(shè)備的控制。

1.4 系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

中心站主要配置

服務(wù)器：X Series X 235;處理器：Intel Xeon2.4GHz;前端總線：400MHz；硬盤(pán)：18.2 GB;操作系統(tǒng)：Windows 2000 server中文版。

交換機(jī)：Super Stack3 Switch 4400

2 系統(tǒng)功能

各礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)定義數(shù)據(jù)的變化如：新增、改變、禁用等自動(dòng)傳輸?shù)郊瘓F(tuán)公司服務(wù)器，不需要人工重新定義。各礦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及畫(huà)面，實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)郊瘓F(tuán)公司服務(wù)器，集團(tuán)公司服務(wù)器將數(shù)據(jù)按時(shí)間存儲(chǔ)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和趨勢(shì)數(shù)據(jù)。

集團(tuán)公司服務(wù)器實(shí)時(shí)將各礦的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、測(cè)點(diǎn)定義數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)終端，領(lǐng)導(dǎo)層及有關(guān)專業(yè)人員通過(guò)終端，就能瀏覽到各礦的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)畫(huà)面，隨時(shí)了解井下現(xiàn)場(chǎng)瓦斯變化情況。

實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分3種模式，全礦數(shù)據(jù)顯示，模擬量顯示，數(shù)字量顯示。動(dòng)態(tài)圖顯示程序?yàn)橛脩籼峁┯押玫摹⑿蜗蠡慕缑妗Ｖ饕δ苡校簞?dòng)態(tài)圖元的添加、修改和刪除；動(dòng)態(tài)圖元的驅(qū)動(dòng)屬性設(shè)置；與服務(wù)器的主動(dòng)連接、通訊功能；連接狀態(tài)的自動(dòng)顯示；動(dòng)態(tài)圖的單圖顯示；動(dòng)態(tài)圖的循環(huán)顯示和循環(huán)時(shí)間間隔設(shè)置等，方便了用戶。

數(shù)據(jù)查詢與報(bào)表打印是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行的，它查詢的是服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)，該軟件能夠在集團(tuán)公司及各礦終端通用。可以查詢到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、趨勢(shì)數(shù)據(jù)，特殊數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)歷史曲線動(dòng)態(tài)具有放大與縮小功能，對(duì)歷史曲線能查詢分析。另外，可查詢傳感器的安裝位置、當(dāng)前瓦斯?jié)舛戎怠．?dāng)傳感器超限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閃爍報(bào)警，同時(shí)對(duì)報(bào)警次數(shù)有累計(jì)功能。該系統(tǒng)具有所見(jiàn)所得的多頁(yè)打印功能，可打印5 min單點(diǎn)日?qǐng)?bào)、24h日?qǐng)?bào)、班報(bào)表、綜合日?qǐng)?bào)。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是通過(guò)先進(jìn)技術(shù)把4種不同廠家生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)專業(yè)部門(mén)的辦公室可以隨時(shí)隨地監(jiān)督各礦的生產(chǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就能采取行之有效的管理措施，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了準(zhǔn)確信息，達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)督和監(jiān)管的效果。

系統(tǒng)采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)的光纖通訊技術(shù)及先進(jìn)的服務(wù)器配置，為將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展提供了支持。