基于89C52控制的煤礦智能監控系統的設計及應用

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

【關鍵詞】礦井安全系統；C語言；客戶/服務器模式；專家系統；數據采集端

0 引言

眾所周之，煤礦行業是高危險行業，技術相對落后，煤礦的安全生產重與一切。

在煤礦安全生產中最重要的措施是建立煤礦安全生產保護系統。在當今煤礦生產中，影響煤礦安全生產的有兩個因素：

（1）環境因素：瓦斯、一氧化碳、溫度（濕度）、煤倉的位置等。

（2）機電設備工作參數因素：運輸機的裝配，皮帶帶式輸送機，電壓，電流等等。

總之，在煤礦安全生產中，監控系統監測這些參數是至關重要的，它可以預防事故和減少事故的發生，從而提高生產力，也是實現煤礦現代化管理的重要里程碑。

1 系統概述

煤礦智能安全監控系統，主要的監控參數有：瓦斯、溫度以及主要生產設備站配電板參數，這些參數的獲得，有效地減少了惡性爆炸，如瓦斯和煤塵的爆炸。與早先的系統相比，本系統把帶有智能數字傳感器的控制計算機作為下位機，提高了數據的精確度，當工作異常時，專家系統模塊可提供解決措施。

系統的硬件包括數據采集終端、數據集中器和控制計算機。

系統的軟件是基于C語言的數據監測管理系統，它用來實現全礦的綜合管理和監測。

整個系統通過RS485通信接口把實時數據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境參數和多種機電設備運行參數。

2 系統硬件結構

這全部的操作系統分成礦場數據獲取末端和地面集中器，智能數字傳感器把實時數據轉變為動態的模擬信號，再傳送到分站控制計算機的數據庫，然后通過網絡把數據轉到數據集中器的主端，實現電動機主端的監控。當事故發生時，電動機進入報警狀態并停止運行，隔離電氣設備電源故障，減少損失的擴大。智能數據采集終端的程序流程圖如圖1：

數據采集終端采用C51的匯編語言編程，主要遵循以下幾個用途：（1）各種傳感器模擬數據集中在一起進行A/D轉換，以便數據的閱讀；（2）把轉換后的設備運行參數，備用電氣的參數、開關量及其它電氣參數集中傳送到監控系統中；（3）數據計算、記錄、報警診斷、電源管理和自校驗系統；（4）數據交換集中器通過電力線進行載波通訊；（5）局部數據通過局部串行端口讀取和確認數據。

3 系統的整體結構

3.1 系統模塊化軟件

整個系統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立的面向對象C語言編寫的，它可以分成十個模塊：6個動態結構（實時數據顯示、歷史數據監控維護、監控數據報表顯示、專家決策系統、電動機運行中止）和4個數據庫（煤礦GLS信息庫、歷史數據存儲庫、專家決策信息庫、文件管理庫）

3.2 決定策略智能模塊設計

根據專門的知識庫，它能提示多種異常的數據以預測礦井的瓦斯；也可以供應最好環境數據和合理的生產指示；指出最佳的救災和逃避災禍路線，當災禍出現時，它能夠提供援救并分散人員和設備的決定策略。

3.2.1 人機交互界面

人機交互界面是一個能提供數據給系統的監控界面，提出作業技術要求和給用戶供應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

它的功能包括數據采集，數據讀取，數據計算等等，通過人機接口詳細地解析、計算、記錄結果，提出相應的解決方案，描述正式地結果，歸入資料和知識的表示法、體系結構、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，學會關于解析問題的決策方法，并能與各分站系統通訊和傳遞資料。

3.2.3 知識庫結構

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。它的結構是：類別（分類名、父類名、子類名、典型特征）；屬性（分類名、性質名稱、性質類型、數值范圍）；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/服務器模式

基于客戶/服務器模式，煤礦安全監控系統通過網絡連接煤礦的各個紐帶，使煤礦的管理人員能夠實時地控制整個企業的生產管理，此模式適用于網絡程序設計的核心技術。主站網絡群與分站網絡群用網線連在一起。主站服務器和分站客戶機已經實現數據和維護的無縫連接。它具有開放性和可擴展性等優點。系統數據庫用微軟的SQL Server 2000作為全部數據的存儲器，它分為前臺客戶機和后臺服務器，分別存儲礦山資料和管理信息的決策。

4 結束語

利用傳感器技術、自動檢測技術、通信技術和微型電子計算機技術，以獲得全礦區監控系統管理的運行參數。系統具有以下特征：

實時數據的報警。報警有多種表達方式，利用圖象集合器和遙控器的工業攝象機攝影。建立實時數據安全監控平臺。利用新一代的便于控制面向對象的語言c#_編譯模型庫， Active X模塊和數據聯絡器，利用ado.net程序使數據庫傳遞顯得逼真，方便地存放和讀取數據，使得安全系統便于各種數據的處理。本系統中的專家決策輔助模塊，能完成瓦斯預測，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備的決定策略。在開采礦井安全生產中，煤礦的智能監控系統滿足用戶的兩方面要求：實時監控和迅速地發現和消除高危險區域，能有效地終止最大事故的發生，能夠給中小型煤礦提供一個新的監控手段。

[責任編輯：周娜]