基于89C52控制的煤礦智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

【摘 要】本系統(tǒng)利用傳感器、自動檢測技術(shù)、通訊技術(shù)和微型計算機技術(shù)，以獲得全礦監(jiān)控系統(tǒng)管理的運行參數(shù)。以單片機89c52為核心的集成電路和高效的數(shù)字傳感器配合的數(shù)據(jù)采集電路，通過RS485與已實現(xiàn)智能監(jiān)控的主控電機通訊。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)使用C語言和基于客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)化查詢語言服務(wù)器數(shù)據(jù)庫技術(shù)。專家診斷和決策模塊的系統(tǒng)實現(xiàn)了實時監(jiān)控、顯示井下數(shù)據(jù)，查詢，刪改和保存歷史數(shù)據(jù)，圖表和報表的打印。本文提出了軟件和硬件結(jié)構(gòu)的靈活性，并且它可以延伸到其它礦井安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】礦井安全系統(tǒng)；C語言；客戶/服務(wù)器模式；專家系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集端

0 引言

眾所周之，煤礦行業(yè)是高危險行業(yè)，技術(shù)相對落后，煤礦的安全生產(chǎn)重與一切。

在煤礦安全生產(chǎn)中最重要的措施是建立煤礦安全生產(chǎn)保護(hù)系統(tǒng)。在當(dāng)今煤礦生產(chǎn)中，影響煤礦安全生產(chǎn)的有兩個因素：

（1）環(huán)境因素：瓦斯、一氧化碳、溫度（濕度）、煤倉的位置等。

（2）機電設(shè)備工作參數(shù)因素：運輸機的裝配，皮帶帶式輸送機，電壓，電流等等。

總之，在煤礦安全生產(chǎn)中，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測這些參數(shù)是至關(guān)重要的，它可以預(yù)防事故和減少事故的發(fā)生，從而提高生產(chǎn)力，也是實現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化管理的重要里程碑。

1 系統(tǒng)概述

煤礦智能安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要的監(jiān)控參數(shù)有：瓦斯、溫度以及主要生產(chǎn)設(shè)備站配電板參數(shù)，這些參數(shù)的獲得，有效地減少了惡性爆炸，如瓦斯和煤塵的爆炸。與早先的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)把帶有智能數(shù)字傳感器的控制計算機作為下位機，提高了數(shù)據(jù)的精確度，當(dāng)工作異常時，專家系統(tǒng)模塊可提供解決措施。

系統(tǒng)的硬件包括數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)集中器和控制計算機。

系統(tǒng)的軟件是基于C語言的數(shù)據(jù)監(jiān)測管理系統(tǒng)，它用來實現(xiàn)全礦的綜合管理和監(jiān)測。

整個系統(tǒng)通過RS485通信接口把實時數(shù)據(jù)傳送給主控計算機去控制、實施，顯示、存儲、查詢和打印井下的環(huán)境參數(shù)和多種機電設(shè)備運行參數(shù)。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

這全部的操作系統(tǒng)分成礦場數(shù)據(jù)獲取末端和地面集中器，智能數(shù)字傳感器把實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的模擬信號，再傳送到分站控制計算機的數(shù)據(jù)庫，然后通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)集中器的主端，實現(xiàn)電動機主端的監(jiān)控。當(dāng)事故發(fā)生時，電動機進(jìn)入報警狀態(tài)并停止運行，隔離電氣設(shè)備電源故障，減少損失的擴大。智能數(shù)據(jù)采集終端的程序流程圖如圖1：

數(shù)據(jù)采集終端采用C51的匯編語言編程，主要遵循以下幾個用途：（1）各種傳感器模擬數(shù)據(jù)集中在一起進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以便數(shù)據(jù)的閱讀；（2）把轉(zhuǎn)換后的設(shè)備運行參數(shù)，備用電氣的參數(shù)、開關(guān)量及其它電氣參數(shù)集中傳送到監(jiān)控系統(tǒng)中；（3）數(shù)據(jù)計算、記錄、報警診斷、電源管理和自校驗系統(tǒng)；（4）數(shù)據(jù)交換集中器通過電力線進(jìn)行載波通訊；（5）局部數(shù)據(jù)通過局部串行端口讀取和確認(rèn)數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)模塊化軟件

整個系統(tǒng)的主控軟件安裝在主控電腦的主端和各分站的人工管理機器上。它的主界面的程序代碼由微軟公司創(chuàng)立的面向?qū)ο驝語言編寫的，它可以分成十個模塊：6個動態(tài)結(jié)構(gòu)（實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)監(jiān)控維護(hù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)報表顯示、專家決策系統(tǒng)、電動機運行中止）和4個數(shù)據(jù)庫（煤礦GLS信息庫、歷史數(shù)據(jù)存儲庫、專家決策信息庫、文件管理庫）

3.2 決定策略智能模塊設(shè)計

根據(jù)專門的知識庫，它能提示多種異常的數(shù)據(jù)以預(yù)測礦井的瓦斯；也可以供應(yīng)最好環(huán)境數(shù)據(jù)和合理的生產(chǎn)指示；指出最佳的救災(zāi)和逃避災(zāi)禍路線，當(dāng)災(zāi)禍出現(xiàn)時，它能夠提供援救并分散人員和設(shè)備的決定策略。

3.2.1 人機交互界面

人機交互界面是一個能提供數(shù)據(jù)給系統(tǒng)的監(jiān)控界面，提出作業(yè)技術(shù)要求和給用戶供應(yīng)解決方案和種種的有幫助的決定策略資料。

3.2.2 智能決策保障系統(tǒng)

它的功能包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)計算等等，通過人機接口詳細(xì)地解析、計算、記錄結(jié)果，提出相應(yīng)的解決方案，描述正式地結(jié)果，歸入資料和知識的表示法、體系結(jié)構(gòu)、要點和用法，也可由知識庫提供的知識解決問題，得到解決方案，學(xué)會關(guān)于解析問題的決策方法，并能與各分站系統(tǒng)通訊和傳遞資料。

3.2.3 知識庫結(jié)構(gòu)

和知識表述一樣，專家的知識可做為一類別，對象特征等等。每個知識庫包括為四階段：類別、屬性、對象和多媒體信息。它的結(jié)構(gòu)是：類別（分類名、父類名、子類名、典型特征）；屬性（分類名、性質(zhì)名稱、性質(zhì)類型、數(shù)值范圍）；對象（分類名、對象名、屬性名、屬性值）；多媒體信息（對象名、圖象、視頻）。

3.3 客戶/服務(wù)器模式

基于客戶/服務(wù)器模式，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接煤礦的各個紐帶，使煤礦的管理人員能夠?qū)崟r地控制整個企業(yè)的生產(chǎn)管理，此模式適用于網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計的核心技術(shù)。主站網(wǎng)絡(luò)群與分站網(wǎng)絡(luò)群用網(wǎng)線連在一起。主站服務(wù)器和分站客戶機已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和維護(hù)的無縫連接。它具有開放性和可擴展性等優(yōu)點。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用微軟的SQL Server 2000作為全部數(shù)據(jù)的存儲器，它分為前臺客戶機和后臺服務(wù)器，分別存儲礦山資料和管理信息的決策。

4 結(jié)束語

利用傳感器技術(shù)、自動檢測技術(shù)、通信技術(shù)和微型電子計算機技術(shù)，以獲得全礦區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)管理的運行參數(shù)。系統(tǒng)具有以下特征：

實時數(shù)據(jù)的報警。報警有多種表達(dá)方式，利用圖象集合器和遙控器的工業(yè)攝象機攝影。建立實時數(shù)據(jù)安全監(jiān)控平臺。利用新一代的便于控制面向?qū)ο蟮恼Z言c#_編譯模型庫， Active X模塊和數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)器，利用ado.net程序使數(shù)據(jù)庫傳遞顯得逼真，方便地存放和讀取數(shù)據(jù)，使得安全系統(tǒng)便于各種數(shù)據(jù)的處理。本系統(tǒng)中的專家決策輔助模塊，能完成瓦斯預(yù)測，機械裝置故障檢查及排除故障，同時報告故障的位置，并能夠提供援救并分散人員和設(shè)備的決定策略。在開采礦井安全生產(chǎn)中，煤礦的智能監(jiān)控系統(tǒng)滿足用戶的兩方面要求：實時監(jiān)控和迅速地發(fā)現(xiàn)和消除高危險區(qū)域，能有效地終止最大事故的發(fā)生，能夠給中小型煤礦提供一個新的監(jiān)控手段。

[責(zé)任編輯：周娜]