礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控軟件系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)

王正偉

摘 要 隨著礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，智能自動(dòng)化設(shè)備在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。針對(duì)某礦井具體情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，接著對(duì)整套系統(tǒng)的架構(gòu)及主要功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了敘述。

關(guān)鍵詞 監(jiān)控；系統(tǒng)架構(gòu)；數(shù)據(jù)庫(kù)；軟件平臺(tái)

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）213-0129-02

研究礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度中心能夠?qū)刂茷?zāi)變通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，監(jiān)測(cè)災(zāi)變?cè)O(shè)施附近的實(shí)時(shí)高清圖像及現(xiàn)場(chǎng)的粉塵濃度、風(fēng)速、溫度、CO、煙霧等環(huán)境狀況信息參數(shù)；需要實(shí)現(xiàn)災(zāi)變通風(fēng)設(shè)施控制的自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，為組織救災(zāi)的礦領(lǐng)導(dǎo)及現(xiàn)場(chǎng)指揮人員提供決策依據(jù)；將井下災(zāi)變?cè)O(shè)施附近的實(shí)時(shí)圖像傳送至地面調(diào)度中心，用于地面調(diào)度人員及相關(guān)職能部門監(jiān)測(cè)監(jiān)視井下各設(shè)備的工作狀態(tài)和動(dòng)作執(zhí)行情況，實(shí)現(xiàn)礦井抗災(zāi)及運(yùn)行平穩(wěn)。

1 礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量，應(yīng)對(duì)礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行深入細(xì)致的研究，充分利用煤礦中提供的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)分布、并行等處理功能，滿足日益廣泛的分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能。為提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，應(yīng)確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足遵照國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性原則，依據(jù)信息化建設(shè)與系統(tǒng)建設(shè)的具體目標(biāo)和要求，本著先進(jìn)性與前瞻性、現(xiàn)實(shí)可操作性、用戶至上原則對(duì)礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在以上原則的指導(dǎo)下，根據(jù)礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的總體目標(biāo)，按照系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施的步驟，來(lái)完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。先從系統(tǒng)的整體出發(fā)，確定整個(gè)系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)和開(kāi)放式架構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)的功能和實(shí)際業(yè)務(wù)需要，進(jìn)行子功能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的完整設(shè)計(jì)。

2 礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

在研究礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)之前，需要先首先確定礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)。軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也就是軟件的實(shí)現(xiàn)方式，主要有C/S結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu)和二者的混合式3種方式。

C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)根據(jù)項(xiàng)目需求均有其應(yīng)用場(chǎng)景，也存在優(yōu)勢(shì)及不足。C/S架構(gòu)適用于局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，做一些比較靈活的客戶端應(yīng)用；B/S結(jié)構(gòu)適合于廣域網(wǎng)絡(luò)（Internet）。

因此，本文確定礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系是以B/S結(jié)構(gòu)為主、C/S結(jié)構(gòu)為輔的混合式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)軟件采用B/S 架構(gòu)開(kāi)發(fā)，軟件主要由“服務(wù)器端”和”客戶端”組成，客戶端無(wú)需安裝專用軟件，用戶可以通過(guò)IE6.0以上瀏覽器直接訪問(wèn)系統(tǒng)軟件發(fā)布的WEB 頁(yè)面，可以查看系統(tǒng)全部接入設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、查詢歷史動(dòng)作信息等；當(dāng)需要打開(kāi)緊急打開(kāi)井下救災(zāi)風(fēng)門是，系統(tǒng)管理人員通過(guò)領(lǐng)導(dǎo)授權(quán)可以控制救災(zāi)風(fēng)門動(dòng)作；網(wǎng)絡(luò)客戶端部分采用C/S結(jié)構(gòu)完成。

3 礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控軟件系統(tǒng)架構(gòu)

在確定了礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)需求和體系結(jié)構(gòu)后，就可以對(duì)其整體框架進(jìn)行規(guī)劃，也是系統(tǒng)從整體到局部的最高框架設(shè)計(jì)，目的是提高系統(tǒng)的魯棒性、安全性、兼容性并且易維護(hù)；因此可以在高于設(shè)計(jì)表示和編程語(yǔ)言的抽象級(jí)別上分析系統(tǒng)。論其本身其實(shí)可以表示為是一個(gè)架構(gòu)的草圖，可以抽象的表示為各個(gè)模塊的組件，且各個(gè)模塊之間可以進(jìn)行通訊，在架構(gòu)實(shí)現(xiàn)之后，這些抽象的組件被實(shí)際的組件替代，連接模塊之間的紐帶通常用接口來(lái)表示，架構(gòu)的確定是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格縝密的論證-修改過(guò)程后被最終確定。

基于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型的靈活性、擴(kuò)展性、兼容性以及集成性和高效率考慮，同時(shí)也是對(duì)概念層次的具體化，在分析礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)需求和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出如圖1所示礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)模型主要可以分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表示層。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)門調(diào)控可視化仿真系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

在煤礦井下發(fā)生諸如火災(zāi)、瓦斯/煤塵爆炸等熱動(dòng)力災(zāi)害時(shí)，對(duì)井巷風(fēng)流的調(diào)控是搶險(xiǎn)救災(zāi)最常用和最有效的方法。以應(yīng)對(duì)礦井熱動(dòng)力災(zāi)害為主要目標(biāo)而開(kāi)發(fā)的礦井抗災(zāi)及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：通過(guò)對(duì)井下救災(zāi)風(fēng)門的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)流的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，其中的關(guān)鍵就是自動(dòng)風(fēng)門的遠(yuǎn)程控制。為了了解井下救災(zāi)自動(dòng)控制風(fēng)門的控風(fēng)規(guī)律及抗災(zāi)效果，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)門調(diào)控可視化仿真系統(tǒng)，以對(duì)救災(zāi)風(fēng)門的控風(fēng)方案及控風(fēng)效果進(jìn)行仿真。

該系統(tǒng)主要是針對(duì)在風(fēng)門開(kāi)/閉狀態(tài)下，對(duì)井下巷道的風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律以及其對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)影響進(jìn)行仿真，主要包括：在救災(zāi)風(fēng)門開(kāi)/閉狀態(tài)下，對(duì)礦井風(fēng)流流動(dòng)參數(shù)、風(fēng)機(jī)參數(shù)的仿真；通風(fēng)系統(tǒng)各類圖件的自動(dòng)生成，以及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的各種分析功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下通風(fēng)的可視化仿真。

4.1 可視化仿真基礎(chǔ)GIS組件MineMap研究與實(shí)現(xiàn)

利用CAD及GIS無(wú)法簡(jiǎn)單的表示礦井通風(fēng)相關(guān)耦合關(guān)系，因此必須開(kāi)發(fā)出與礦井通風(fēng)專用的MineMap組件并能進(jìn)行可視化仿真。

4.1.1 MineMap組件開(kāi)發(fā)構(gòu)思

MineMap組件的設(shè)計(jì)旨在為礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)門調(diào)控可視化仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供一個(gè)基礎(chǔ)GIS組件和一般性解決方案，進(jìn)而用最短的開(kāi)發(fā)時(shí)間實(shí)現(xiàn)高效率的平臺(tái)搭建。MineMap組件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可以按簡(jiǎn)單到復(fù)雜、低級(jí)到高級(jí)的原則對(duì)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

4.1.2 MineMap功能模塊劃分

根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)門調(diào)控可視化仿真系統(tǒng)的需要、MineMap組件的設(shè)計(jì)思路，確定以下幾個(gè)功能模塊。

1）通風(fēng)系統(tǒng)圖形的操作。包括圖件的縮小、放大、平移、測(cè)距、框（點(diǎn)）選、閃爍、顯亮。

2）通風(fēng)系統(tǒng)圖形輸出功能。主要是圖形的打印輸出。

3）通風(fēng)系統(tǒng)圖導(dǎo)入功能。支持多種格式的數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入。

4）通風(fēng)系統(tǒng)圖編輯功能。主要是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的增減、平移、粘貼等。

5）通風(fēng)系統(tǒng)圖的顯示功能。主要顯示控制圖層數(shù)目，以及地理對(duì)象選中之后的閃爍、分類（級(jí)）顯示等。

4.1.3 MineMap架構(gòu)

考慮到礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)門調(diào)控可視化仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的靈活性、擴(kuò)展性，同時(shí)也是對(duì)概念層次的具體化。

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