基于无线网络的煤矿安全监测系统设计

寇从芝，赵 靖

KOU Cong-zhi, ZHAO Jing

（河北能源职业技术学院，唐山 063004）

基于无线网络的煤矿安全监测系统设计

Designing a coalmine safety detecting system based on wireless network

寇从芝，赵 靖

KOU Cong-zhi, ZHAO Jing

（河北能源职业技术学院，唐山 063004）

安全是煤矿企业的生命，如何将检测到的危险数据及时传送给相关负责人员，是保证安全生产的重要措施。本文论述了如何基于无线网络开发一套软件系统，以弥补传统安全监测系统实时性差的缺点。

安全监测；实时数据；短信

0 引言

“安全为天” 是煤矿常见的口号，由于煤矿企业的特殊情况，安全问题十分突出，开滦（集团）在各个生产矿井都安装了安全监测系统，用于探测井下瓦斯、重要设备开停等，保证安全生产。

多年的实践表明，现有的安全监测系统存在一些问题，其中最突出的就是无法实现远程实时报警，领导和管理人员不能及时掌握监测系统状况。同时，开滦集团共拥有的11套监测系统，由于历史原因，分别选择了4个厂家的产品，不利于系统集成。

开发的这套软件着眼于上述问题的解决，该系统能够实现实时接收监测系统的监测数据，并将监测系统报警信息实时传送到相关人员，达到报警目的，以便及时排除不安全因素，保证安全生产。同时能够对监测数据进行日常维护和历史数据维护，实现数据和各类报表的显示、打印、分析等。

1 系统需求分析

1.1 系统要求

1）全系统主要是瓦斯报警，但其他项目如开关量等也要监控报警。

2）的数据库是access数据库，可以进行读取操作。为了实现网络化管理，需要转换成MS SQL server数据库。

3）行短信报警前要对数据进行严格的过滤，排除掉错误的报警数据，有的情况有过滤算法，有的情况需要进行人工判断。短信发送要和具体情况进行结合：

（1）和数据的结合。能用程序判断确定是报警信息的，自动进行短信发送，不能确定的由人工判断是否发送。

（2）和短信接收人员进行结合。对接收人员分出级别，普通级的不受限制，可随意接收报警信息，特殊级的要受到限制，有人工干预是否进行短信发送。

4）发布范围

瓦斯浓度达到1.0%---<1.5%，矿总工程师、安全副总、通风区长、监测队长。

瓦斯浓度达到1.5%---<2%，矿总工程师、生产副经理、安全副经理、安全副总、通风区长、监测队长；通风部主任、副主任工程师、科长。

瓦斯浓度达到或超过2.0%，矿经理、总工程师、生产副经理、安全副经理、安全副总、通风区长、监测队长；集团公司安全副经理、安全副总；煤业公司总经理、总工程师；通风部主任、副主任工程师、科长。

5）监测系统每20秒更新的数据进行实时的接收。

6）发布信息格式：

xxx矿，xxxx工作面, xx时xx分，瓦斯达到x .x%

7）可显示实时报警数据，并给予声音提示。

1.2 实时数据设计

包括文件头和数据记录格式。

1.2.1 文件头

煤矿编码：煤矿的唯一识别码

时间：本数据产生的时间

个数：传感器的个数，实际上就是数据记录的条数

修改标志：表示设备安装情况是否发生变化，当此数据有效时，应重新传输设备安装情况

其他：其他需要说明的数据

保留：为兼容、扩充以后的数据保留的空间

1.2.2 数据记录格式

数据：实时数据。

数据状态：按位来表示数据状态，如表1所示。

表1 数据状态位

下面对表1中各状态位进行了说明。

传感器故障： 由于传感器故障的原因，导致的数据不正常

暂停：人为的设置，传感器处于暂停的状态

不巡检：由于分站不巡检而导致的传感器数据不正常

分站故障：由于分站故障的原因，导致的数据不正常

超量程：被测对象已经超过了传感器的测量范围

调校：正在对传感器进行调校，数据是虚拟的

断电：传感器的测量值超过了设定的断电值

报警：传感器的测量值超过了设定的报警值

为提高数据传输的效率，监控设备安装情况和实时数据应分别传输。通过和监控厂家协商，设定了数据交换标准，本标准包括设备交换和实时数据交换标准，文件通过网络文件共享的方式提供给不同的主机使用，文件格式采用纯文本方式。

2 系统设计

2.1 总体思路

系统分为两部分，一是分布到11个矿业子公司的进行数据实时接收、处理、上传并进行短信报警的数据处理子系统。一是安装在集团服务器上的对全集团的监测数据进行接收、分析、汇总的汇总分析子系统。采用C/S模式与B/S模式相结合的技术路线，充分利用了C/S的直观、高效和B/S的先进、灵活的特点。同时，开滦集团具有的高速、稳定的光纤系统为两个子系统的结合提供了有力的保障，是监测数据实时上传功能设计与实现的前提。

数据处理子系统。此子系统共分为基本信息模块、数据处理模块、短信模块、业务功能模块。基本信息模块包括管理人员设置、短信接收人员设置、系统基本信息设置、接收人员组别设置等子模块；数据处理模块包括实时数据的接收、分析、上传子模块；短信模块包括短信装置的设置、报警短信的发送子模块；业务功能模块包括报警短信的控制、报警信息查询、报表处理等子模块。

硬件：采用工业级多通道短信发送装置，通过串口与服务器相连。

开发工具：PowerBuilder8.0

数据库系统：SqlServer 2000

操作系统：Win2000 Server

汇总分析子系统。接收各个数据处理子系统的上传数据，进行汇总、分析，供集团领导进行宏观管理，并提供各种查询、分析报表。

编程语言：JAVA语言。利用JAVA技术在网络编程上的优越性，编写Jsp、Servlet、JavaBean等程序。

开发工具:Jbuilder

2.2 数据库设计

数据库共有6个表。

1）设备配置表：监测系统所包括的所有的监测点、设备的情况。

2）报警数据表：报警的数据

3）短信发送记录表：记录短信的发送。

4）短信发送基本设置表。

5）短信接收人员表。

6）管理人员表。

3 功能设计

3.1 按功能划分基本模块

系统功能划分如图1所示。

图1 系统功能划分框图

3.2 系统功能设计

1）登陆模块。需要有管理人员的记录，包括用户名，密码，权限等，其中管理员具有登录功能；修改密码功能；注销功能；手动发送短信功能，可灵活的设置接收人员；短信发送明细报表，可分时查询，可打印；管理员增加、删除、修改；短信接收人员增加、删除、修改；自主设置矿名，数据路径，报警间隔时间等信息；自主设置报警声音；每天定时发送固定信息，时间、内容可自定。

2）实时数据接收模块。此模块主要实现对监测系统的实时数据接收和保存到数据库等前期处理功能。

基本设置：根据监测系统提供的数据接口进行设置，如：数据文件的所在位置、名称、数据格式、密码等设置信息

数据接收：根据基本设置进行监测信息的数据接收

数据前期处理：对接收到的数据进行前期处理，如将数据分类别保存到数据库中，同时设置接收时间，接收地点等信息安全监测系统的监测信息的实时数据接收到服务器，存放到指定的数据库。

3）数据处理模块。对设备文件的数据进行更新操作，并及时的将更新内容反映到程序的其他模块；对数据文件的处理需要和业务进行详细的结合。两种数据都需要相应的表进行记录。

4）短信发送模块。对于发送的信息进行转换并发送，每次的发送都要进行记录，要有成功与否的反馈。

5）数据上传模块。对报警信息上传到集团服务器上进行处理，并进行相应的记录。

6）报表模块。对一些记录进行报表打印。

4 系统主要功能

系统主界面主要包括以下几部分：

1）程序运行状态显示。

2）实时数据显示。

3）报警数据显示。

4）报警短信发出后是否接收的反馈信息显示。

5）菜单区，包括文件、功能、数据字典等内容。

系统每5秒钟程序检测一次数据，例如窗口中显示，“11：16：03：正在检索文件”和“11：16：08：正在检索文件”，若检索到设备文件（即dev.txt），则显示“开始处理设备数据。。。。”。首先查看文件生成的日期，如是最新的文件，则进行处理，如不是，则显示“不是新的设备文件，设备文件处理完毕”。同样，对数据文件（即rtdata.txt）进行同样的处理。

第2部分显示得到的实时数据和实时数据产生的时间。

在窗口菜单区点击“功能”选择发送短信，在手机号码框中输入对方的手机号码（注意要以“；”结束）。如果要发给多人，可连续输入，每个手机号码都要以“；”结束。输入短信内容后点击“发送”按钮即可发送。也可选择已有人员进行发送，可以按单人、按组发送。

5 结论

1）通过本系统的实施，使实时报警达到规范化。

通过具体实施，数据处理子系统的处理完成时间在5秒中以内，在各监测系统传送监测数据的时间范围以内，达到了规范要求。数据采集格式遵循“瓦斯监控系统数据接口规范”，将不同的监测系统进行了统一规范。同时报警速率达到了1条短信/1秒的速率，准确率达到了100%。通过对每一步操作的规范化处理，使系统实现了整体规范化运行，为全集团的监测报警系统走向规范化奠定了基础。

2）使实时报警走向科学化

此次系统的实施在技术上和管理上均采用了先进的科学技术。硬件上采用了4通道循环检测短信发送装置，使报警信息的传送速度和准确率达到了国内先进水平。软件技术上使用了目前流行的编程工具powerbuilder和jsp技术，采用大型数据库sqlserver，科学的将c/s技术和b/s技术结合了起来。

在管理上采用了先进的精细管理、双向控制（RMDC）管理思想，在现代精益管理理论指导下，结合实际构建出有效的管理实体，融入了以精细管理为重点，以量化、细化管理为标志的管理体系。

3）真正实现了安全系统的移动办公

对实时接收到的安全监测数据处理后，通过集团公司网络平台远程上传到集团的服务器上，做到接收实时、处理实时、上传实时，每位领导、技术人员可以在企业内部任何地方上网查询，在外地可以通过CDMA虚拟网上开滦内部网查询；可以通过手机短信随时把有关情况通知到每名相关的领导和技术人员，起到了远程报警和宏观调控的作用，提高了生产过程中报警的及时性和准确性，为开滦集团的安全生产再上一个新的台阶提供了技术保障。

[1] Bill Venners著.曹晓钢,等译.深入Java虚拟机[M].机械工业出版社,2003.

[2] 柯建勋.PowerBuilder8.0基础篇[M].清华大学出版社,2002.

[3] 李超,等.PowerBuilder8.0编程基础[M].程序员指南丛书.清华大学出版社,2002.

TH166

B

1009-0134(2010)11(下)-0023-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(下).09

2010-08-17

寇从芝（1971 -），女，河北石家庄人，副教授，硕士学位，研究方向为计算机软件。