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1、煤矿井下工业测控网的设计与实现Coal Mine Industrial Monitoring Network Design and Implementation摘 要：作者通过对煤矿重大瓦斯事故的原因剖析，运用软件工程思想，构建安全预警决策支持系统，采用分层设计和装配件设计，实现了数字瓦斯远程实时监控，为实现数字化井下工业级测控网络的创建和可视化仿真综合管理提供了切实可行的方案。关键词：工业测控网；安全预警；数字瓦斯远程监控Abstract: The author of major coal mine gas cause of the accident analysis,Using softw
2、are engineering thinking, Construction of security early warning decision support system, Using hierarchical design and assembly design, Digital Gas to achieve real-time remote monitoring, Digital Underground for the realization of industrial-level monitoring and control network creation and visual
3、simulation to provide integrated management of the practicable options.Key words: Industrial monitoring and control network；Safety Warning；Digital Gas Remote Monitoring. 1 引言传统瓦斯监测监控系统是指从传感器到信号转换和采集，再到计算机监控的一个独立体系，由井下分站、传感器等部分组成，主要是实现井下瓦斯监测和风机、断电联动控制。矿用固定式甲烷传感器是矿井瓦斯监测监控系统的关键技术部件，载体催化元件由于受生产工艺和技术的影响，
4、一直存在使用寿命短、工作稳定性差和调整校正频繁的缺点，严重制约着矿井瓦斯的准确有效检测。现有井下分站也存在一些缺点，如：测点数量有限，位置相对固定，对于局部瓦斯突出现象，无法第一时间测到，间接的延误了预警时间。随着计算机技术日新月异的发展，计算速度和存储容量不断提高，应用先进的工业计算机测控技术，开发构造一个具有自适应和误差校正算法、同时具备联测联动功能的数字化井下工业级测控网络，将能够大大提升井下瓦斯环境监测监控系统的性能。2煤矿重大瓦斯事故的原因剖析重大矿难的致灾原因从表面上看千差万别，但深入追究其中存在显著的共性特征。近年来国内重大矿难的历史资料表明：以下几个方面是煤矿重大瓦斯事故的实质
5、性致灾原因：1煤矿自然环境：矿难的发生大都伴随着潜在的自然灾害诱因，自然环境分析是杜绝和减小矿难损失的基础；2产业环境：自然资源的相互替代性决定了煤炭企业独特的产业周期波动，矿难的多发期往往也是煤炭产业波动的高涨期，开工过度是诱发矿难的本质原因之一。产业环境与矿难有着直接的关系，正确分析企业的产能、运力、产销体系是否规范？是否存在向上游生产环节传递危险信号的隐患？可为煤矿产业的安全生产设计安全阀值,为掌握产业周期的波动性提供依据；3生产规模：生产规模与安全生产的有着负相关性。生产规模是否与安全设施相匹配？随着生产规模的扩大，引发自然灾害和安全隐患的诱因就会越来越多。因此，适度的生产规模是煤矿安
6、全生产的前提条件之一。4安全设施：研究煤矿生产企业的安全生产设备级别与维护情况、与安全生产呈正相关性。安全设施采购、维护、更新制度应满足安全防范要求，安全生产设备的级别也必须符合生产设备维修、维护和更新制度。5从业人员素质:从业人员素质与安全生产存在正相关性。加强从业人员的培训，特别是安全培训，构建煤矿企业的员工能力素质评价模型，重点评价员工安全及危机处理意识，使自然灾害和安全事故发生时人员伤亡降低到最低。6安全监察组织:安全监察组织的规模、管理模式、法规制订规范，监察活动有力度、可持续，使煤矿企业自上而下筑起安全防范“高压网”，确保企业安全、和谐、发展。3安全预警解决方案针对以上煤矿重大瓦斯
7、事故的原因分析，抓住薄弱环节，强化防范意识，排查安全隐患，定制预警解决方案。31强化防范意识 1建立各类型事故的发生、发展机理宣传制度，加大力度宣传瓦斯等重点自然环境因素的注意事项、生产作业规范、危机处理方法。2建立煤矿开采市场准入制度并强化执行力，严格限制生产规模过小、安全设施不达标准的开采者进入市场。3规范安全设施管理制度、安全设施强制采购制度等；规范安全培训制度与安全知识核查制度，调整相应的组织结构，建立外部安全监察组织，设计对监察组织的考核指标体系。4模拟可能的安全事故发生现场，针对不同类型、不同级别的安全事故制订危机处理预案和流程，责任到人；对于达到设定的安全阀值制订相应的解决措施和
8、奖惩措施。32 构建安全预警决策支持系统1 在强化防范意识的基础上，构建安全预警决策支持系统，决策支持系统的功能架构如图-12决策支持系统（DSS）的构建技术系统的构架设计：数据处理指标统计监测评估趋势预测决策与反应系统维护系统帮助业务管理层业务执行层技术支持层 图1 系统功能架构数据库Web浏览器数据处理装配件趋势预测装配件数据访问装配件.应用服务器图2：系统构架待添加的隐藏文字内容2良好的系统构架是系统成功的前提和保证，本系统将采用分层设计和装配件设计的思想。整个系统将建立在Windows操作系统平台之上，采用基于.NET装配件的分布式应用结构实现整个系统，并将整个系统分为客户端应用服务器
9、数据库服务器三层。其中后台数据库系统采用Oracle数据库。应用服务器采用已嵌入到Windows NT/Windows 2000操作系统的IIS，将项目数据映射到IIS服务器，并在IIS服务器中完成项目发布。客户端使用浏览器浏览网页即可完成所有操作。系统构架如图-2所示：（1）采用.NET提供的一种组件技术-装配组件来设计和开发系统，把不同的业务封装在不同的装配件中，并且所有的数据访问都经过数据访问装配件，提高数据访问效率和系统的可修改性。（2）将开发出适用于井下工作的实时监控服务器。（详见图-3）它具有一个低成本的、高性能的接口：CAN工业现场总线接口，它可以将基于现场的测控设备连结CAN工
10、业现场总线局域 网。通过该服务器，可将生产现场的各种各样的设备（煤矿瓦斯监控系统、安全监控系统、井口煤炭产量计量系统和其他需要接入的系统连接到因特网。通过CAN总线，地面监控室能够配置、监视和控制这些设备。系统的实现：（1）数字瓦斯远程监控在我国大都还停留在理论阶段，尚未有成熟的方案，并且开发难度之大，本研究将解决这一问题，并为其作为产品开发提供借鉴。 （2）创建数字化井下工业级测控网络,将红外瓦斯监测和光纤瓦斯监测技术与传统的热催化检测并入数字化井下工业级测控网络(集热催化监测、红外瓦斯监测和光纤瓦斯监测技术于一体,兼容于传统与先进设备)。开发出适用于工业级测控网络的硬件接口和相关兼容软件。（3）井下环境信息数据动态实时采集、传输一直是难题，系统将综合采取有线和无线数字传输技术、采用专用通讯线传输和及电缆传输等技术解决这一问题。（4）将原有的普通模拟传感器改装为数字传感器（直接采集数字信号），进行联网监控。（5）实现可视化仿真综合管理，通过画面帮助地面人员提高分析能力。参考文献：1 柴晓路.Web Services技术、架构和应用,M.北京.电子工业出版社,2003.12 Woller等编著,康博译.构建Web服务和.NET应用程序,M.北京.清华大学出版社, 2002.103 齐佳音.李怀祖.客户关系管理的体系框架分析J.工业工程，2002，5.
