基于Internet的煤矿远程监测系统设计

李晓东

（阳泉煤业集团三矿信息中心 山西 阳泉 045008）

0 引言

为了防止重大事故的发生，同时随着我国煤炭工业体制改革的不断深化，以及现代化信息技术的蓬勃发展，采用现代化的计算机、通信、电子等高新技术，对煤矿矿井进行全时段、全方位严格监测和险情紧急预警等已经势在必行，尤其是Internet技术的迅猛发展更是引领了煤矿矿井监测系统的又一个重要趋势——基于Internet的远程监测。

1 系统需求分析

根据我矿实际需求，以及通过深入实地考察和分析，结合信息产业厅煤矿安全监测、监控及管理项目中提出的煤矿安全标准，主要包括：

1.1 本地与远程网络的双重监控访问模式功能；

1.2 关键数据的全面采集功能；

1.3 现场视频监控功能；

1.4 安全保障功能；

1.5 重要模拟量的曲线显示功能；

1.6 监测模拟量的列表显示功能；

1.7 开关量状态图及开机效率图显示功；

1.8 声光与短信报警功能；

1.9 数据查询与统计功能；

1.10 报表自动生产功能；

1.11 配置与管理功能；

1.12 打印功能。

2 系统总体设计

2.1 设计原则

（1）精确性；

（2）实时性；

（3）可靠性；

（4）易用性；

（5）可维护性；

（6）安全性；

（7）灵活性；

（8）可扩展性；

（9）先进性。

2.2 系统的总体结构

整个监测系统可以分成四个层次：数据采集层、矿井监测点层、监控中心层和Internet层。每一个层次都由若干部件构成，所有部件共同协作就构成了一个完整的基于Internet的远程监测系统。系统在工作时，先由数据采集层进行矿井各种数据的采集，然后经过一定的处理被传送到矿井监测点层，此时，矿井监测点就可以对本矿井的情况进行监测与监控，接着，由各矿井监测点把其矿井的信息传输到监控中心层，由监控中心把所有矿井监测点的数据进行汇聚、处理，并对它们进行监控，同时，监控中心通过Internet开启对外监控服务，最后Internet层的监控用户就可以进行远程监测与监控了。

从数据采集层到监控中心采用C/S工作模式，从监控中心到Internet层采用B/S工作模式。

（1）数据采集层

数据采集层是整个系统的底层，负责所有监测数据的采集与传输，是整个系统的核心层。数据采集层主要的部件包括：气体测量传感器、温度测量传感器、湿度测量传感器、粉尘测量传感器、压力测量传感器、水位测量传感器和监控摄像头。

a）气体测量传感器：负责对矿井内的各类气体浓度进行测量，这里主要包括对瓦斯气体、一氧化碳、二氧化碳和氧气等进行监测，其中瓦斯气体监测是煤矿矿井气体监测首要任务，因为瓦斯浓度过高时可能会引起爆炸，后果非常严重。

b）温度测量传感器：负责对矿井内的温度进行测量，温度对矿井环境来说也是非常重要的；

c）湿度测量传感器：负责对矿井内的环境湿度进行测量；

d）粉尘测量传感器：负责对矿井内的粉尘浓度进行测量；

e）压力测量传感器：负责对矿井内的气体压力进行测量；

f）水位测量传感器：在很多大型煤矿中，由于矿井深度很深，所以就会有大量的地下水流入矿井中，当水深达到一定的高度时可能会引起矿井塌陷等危险情况，所以在系统中我们专门设置水位测量传感器进行矿井内水深的测量；

g）监控摄像摄像头：负责对矿井的各个现场进行实时监控，让远在监控中心，甚至更远地方的有关人员都能及时的查看矿井内各个现场的真实情况。

（2）矿井监测点层

矿进行监测点层是最底层的监测和监控部门，它负责对本矿井的情况进行监测和监控，在这一层一般包括采集数据处理模块、监控机、监控屏幕、数据库服务器等。

a）数据处理模块：负责从把各传感器和摄像头采集的数据进行分类和处理，如对占用资源较大视频数据进行压缩编码处理等，然后将处理后的数据传送到矿井监测点；

b）监控机：负责对矿井的各种数据进行监控，可以提供曲线图、最大最小值、直方图、数据列表等形式的数据显示，同时还具有对现场一些设备的控制操作等功能；

c）监控屏幕：将各种采集来的数据通过特定的形式在其上进行显示，便于监控操作。

d）数据库服务器：它首先将底层传感器和摄像头等设备采集的各种数据进行存储，同时可以向更高层的监控部门提供基础数据。

（3）监控中心层

监控中心层是对整个煤矿情况进行总体的监测和监控部门，它同时要负责多个矿井的监测和监控工作。在监控中心层主要的部件包括总控服务器、矿井监控机、矿井报警机、煤矿数据库服务器以及对外服务器等。

a）总控服务器：负责对整个监测和监控系统各个部件的统一管理和控制，一般设立在总工程师办公室处；

b）矿井监控机：按矿井进行分列，负责对具体矿井情况的实时监控；

c）矿井报警机：当各矿井中出现险情时，进行报警，直到险情消除或强制停止为止。矿井报警机是一个综合的报警系统，它同时可以实现声光报警和短信报警；

d）煤矿数据库服务器：负责存储整个矿井监测出的各种数据，是所有数据的汇集地，同时它向其他的相关部件提供数据支撑服务；

e）对外服务器：主要是将各种数据通过Internet向外界传播，实现让处于任何地方，只要能上网的用户都可以进行远程的监测和监控。

（4）Internet层

是出于整个系统的最顶层，主要是实现基于Internet的远程监测和监控，这里基本不需要什么特殊的部件，只要有能上网的计算机就可以了。

2.3 系统功能模块

通过对基于Internet的远程煤矿矿井监测系统总体结构和部件功能的描述，这里将其进行具体的模块化。在本文设计的系统中主要的模块包括：用户管理、参数配置、通信模块、视频监控模块、编解码模块、瓦斯抽放模块、短信报警模块、实时数据显示模块、历史数据显示模块、报表生成模块、控制命令模块等。

3 结束语

纵观现有的各种煤矿矿井监测系统，可将其分为四个阶段，即单功能监测阶段、多功能监测阶段、综合监测阶段以及基于网络的远程监测阶段。这四个阶段代表了煤矿矿井监测系统的发展趋势，尤其是随着Internet技术的发展基于网络的远程监测系统必将成为未来的主要趋势。

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