本站原创摘 ,要：近年来由于煤矿事故的频繁发生,造成巨大的生命财产损失,引起了国家和煤矿企业对安全生产监控系统的高度重视.煤矿监控系统在提升煤矿安全生产能力,实施监测煤矿安全生产监察部门和煤炭行业管理部门对煤矿的安全生产状况进行监督方面有重要作用.因此,对煤矿监控系统计算机软件展开深入研究具有一定的现实意义.
关 键 词：煤矿事故；监控系统；计算机软件
中图分类号：TP：文献标识码：A：文章编号：1673-9671-(2012)022-0106-01
1煤矿监控系统的现状及分析
1.1当前煤矿监控系统中存在的问题
监控系统在我国煤矿开采中的应用较晚,从20世纪80年代初期开始,我国逐步引进了煤矿的安全监控系统,并实现了在实际中的应用.在引进过程中,有关科技人员结合我国的具体情况,对引进的监控系统做了科学的改良,在实现煤矿的安全生产方面发挥了积极地作用.监控系统在煤矿的使用虽然在一定程度上改善了煤矿安全技术装备落后状况,有效防止了各种安全事故的发生,但是该系统在使用中依旧存在一些问题.
1）网络结构不合理与通信方式不规范.
2）信息交换以及通信协议标准不统一.当前煤矿的安全监控系统所使用的网络通信协议以及数据交换标准都由厂商自行规定,由于生产者的技术性保护,导致不同的监控系统网络通信协议和数据交换标准都不一致,相互之间不兼容,各种应用软件无法共享.
3）兼容性差.系统在设计中,没有充分未考虑不同煤矿电气设备的兼容和不同传感器的兼容.
4）资源的浪费.系统在设计过程中投入了大量的人力、物力、财力,若是相应的分站不具备可扩展性,就会造成对资料的浪费.
1.2安装煤矿监控系统的必要性分析
在井下的采煤作业过程中,有很多灾害性事故的发生是难以预料的,形成这些事故的原因主要有以下几点.
l）煤矿开采的自然条件差,容易导致安全事故的发生.
2）预防灾害的措施不完善,灾害的防御系统不够健全.
3）安全生产管理的科学性不强,现有的管理机制难以满足煤矿发展的需要.
4）科学基础薄弱,以粗放的经济增长方式为主.
5）安全技术基础较差,煤矿开采缺乏先进技术支持.
6）经济投入不足,经费支出困难.
7）职工素质参差不齐,临时工、轮换工较多,职工安全意识差.
由此可见,对煤矿的生产作业进行监控是十分必要的.
2目前先进的煤矿检测技术的优点
由于计算机技术和数据通信技术的广泛使用,使得先进的监控技术在煤矿的生产中也得到了大力的应用,这些技术的优点包括以下几
方面.
1）传感器就地断电功能.传感器的就地断电中使用的是智能型传感器,并且通过中心分站控制,实现了双重断电方式,瓦斯断电报警时,智能传感器将断电的报警信号传输到设备,从而提高了断电系统的反应灵敏度,提高了报警系统的可靠性.特别是高瓦斯矿井和有瓦斯突出危险的掘进开采过程中,使用智能型瓦斯传感器进行就地断电,可有效的防止瓦斯爆炸事故的发生.
2）在线瓦斯浓度校正装置.设备成本低、人工成本高是人工气样校正的优点.在线气样校正法中的自动校正装置的应用,具有定期的通气校验,并不需要专职人员进行监控系统的操作,虽然成本相对较高,但实用性更强.
3）现场总线的应用.现场总线在煤矿监控系统中的应用具有十分明显的优势.现场总线通过数字通讯方式,以多种介质开展双向的多点通信模式,由此可根据不同的地点不同的特征选择不同的监控网络拓扑结构.此外,现场总线是开放式的互联网络系统,使用的协议标准统一,具有良好的扩展性和兼容性,对使用的用户透明,从而使不同的监控系统生产厂家能接入统一通信网络.
4）数字通讯方式.使用国际标准的IP寻址方式―TCP/IP网络协议.TCP/IP网络协议网络层的IP协议和传输层的TCP协议构成,同时实现了管理信息网络建立无缝连接.实现多个子系统的互连,可在不同的通信需求选择不同的通信协议,在需要互动、互为约束的系统中采用对等的通信协议；而在集中控制、无关联子系统时,可考虑采用主从通信
协议.
5）与生产监控系统的互动和网络整合.
3煤矿监控系统软件的应用
随着计算机软硬件技术、电子技术的迅猛发展和企业对监控系统要求的持续变化和发展的需要,国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了一系列监控系统,包括基于CAN,DCS,FB,PLC的监控系统,以及MSNM、WEBGIS等,具有综合化和数字化的网络监测管理系统.本论文主要讨论的是基于CAN总线的煤矿安全生产监控系统软件.
CAN能够有效地支持具有很高安全等级的分布式实时控制.CAN的应用范围广,从高速的网络到低价位的多路接线都适用.
现场总线CAN的特点：
l）工业级现场总线达到国际标准,可靠传输,实时传输效率高.
2）单条总线最多可接110个节点,并能实现便捷的节点扩充.
3）具有较远的传输距离和传输速率.
4）总线上各节点具有同等的低位,不分主从,可传输突发数据.
5）出现错误的N节点将自动关闭同时自动切断与总线的联系,不对整体的通讯造成影响.
6）报文为短帧结构同时通过硬件CRC校验,受干扰的概率较小,数据出错率极低.
7）未成功发送的报文,硬件可实现自动送,具有很高的输出可靠性.
8）CAN一bus总线系统结构简单,性价比极高.
9）通讯介质可用普通的双铰线、同轴电缆或光纤等.
10）具有硬件地址滤波功能,可简化软件的协议编制.
煤矿监控系统中的CAN总线的应用,提高了监控系统的可靠性.同时也在一定程度上延长了系统的有效距离.实现了系统节电数的扩充,提高通讯系统的实时效果,使煤矿的管理人员以及主要控制设备人员及时了解煤矿开采中的显示状况,有效发现安全隐患,从而有效防止安全事故的发生.与RS-485通讯方式相比较而言,CAN总线能够完全取代RS网络,从而构建一个具有高可靠性、远距离、多节点、多主方式的设备监控网络通讯系统.现场总线CAN-bus可以直接采用与RS-485相同的传输线缆、拓扑结构.煤矿井的生产和开采环境较为复杂,同时还具有多种电磁干扰,因此在煤矿监测分站的CAN总线接口还应进行防雷保护.
4煤矿监控系统的设计
煤矿监控系统主要监测煤矿井下的安全参数,实时分析与处理监测参数,在煤矿地面调度中心显示监测结果,实现了分散监测,集中显示与处理检测到参数,便于实时了解井下的环境的状况,实现对煤矿井下工作环境,以及煤矿生产设备的实时监控,为煤矿安全保驾护航.本文分别从监控系统总体结构、监控单元微控制器、监控单元与远程计算机通信方式、监控单元与现场设备间通信网络等方面重点介绍了煤矿监控系统的总体设计方案.
煤矿监控系统的总体结构是由通信链路、集中控制室和监控单元三个部分构成.在煤矿的 ;远程监控系统中,起到重要作用的是监控单元,通过监控单位可以监控整个系统.一方面,监控单元对煤矿生产设备设备实时采集和整理；另一方面,对监控点收集到的数据进行管理,并将系统中的实时数据传输给远程计算机.同时,监控单元也接收远程计算机发送过来的指令,对监控内容进行调整.
监控单元微控制器的设计：监控单元微控制器采用SAMSUNG公司的S34B0X处理器,由于SAMSUNG公司的S34B0X在现场总线上使用并行机制和存储器等特点,在一定程度上降低了指令周期,提升了系统的运行速度,具有很强的数据运算处理能力和控制能力,实现了对煤矿监控系统数据的实时采集和处理,并且SAMSUNG公司的S34B0X微控制器具有较高的集成程度,具备异步串行通信接口,可实现系统的远程通信,同时也使系统整体性能和集成性得到了提高,使系统更为适应于煤矿生产的使用需求,也更为安全可靠.
点对点通信是监控单元和远程计算机的通信方式,期间的传输通道可为电缆、线、光纤通道、互联网系统等.
5结束语
在煤矿生产作业过程中,监控系统有着举足轻重的地位,它不仅是煤矿矿井安全生产的重要保障,也是保护煤矿工人生命安全的重要措施.随着自动化的飞速发展,相信有关人员在今后能够研究出更好的煤矿监控系统软件,为我国煤矿行业的发展保驾护航.