煤礦主皮帶輸送機遠程監控系統的設計與實現

余 萍

（山西石港煤業有限責任公司，山西 左權 032600）

引言

皮帶輸送機作為綜采工作面的主要運輸設備，承擔著運輸工作面的煤炭、矸石等任務，其運輸效率在某種程度上決定于該設備的安全性，而設備運行安全性除了取決于設備本身的可靠性外，還取決于設備運行參數的實時監控系統的可靠性[1]。目前，對于皮帶輸送機的監控主要采用地面控制的方式，無法及時獲取設備運行的故障信息。因此，設計主皮帶輸送機遠程監控系統（以下簡稱“主皮帶遠程監控系統”）。

1 主皮帶遠程監控關鍵技術及總體設計方案

主皮帶遠程監控系統并不僅僅局限于綜采工作面的局域網，必須符合整個煤礦高自動化、高可靠性控制的大趨勢。主皮帶遠程監控關鍵技術包括JSP技術、基于Strusts的MVC 機制以及對應的JDBC 數據庫連接等技術。除此之外，結合主皮帶遠程控制系統的特殊性以及C/S 和B/S 模式的優劣勢，本系統采用C/S 與B/S 相結合的模式實現主皮帶遠程監控的功能。

本文所研究主皮帶應用煤礦的生產能力為300萬t/年，所采用的帶式輸送機屬于DX 系列的強力膠帶機，該皮帶的寬度為1 000 mm。隨著綜采工作面生產能力和效率的不斷提升，該皮帶輸送機已經由設計初期的2.5 m/s的運行速度增大為4.5 m/s的。目前，該主皮帶的運輸能力為1 200 t/h。本文所設計主皮帶遠程監控系統位于地面，其位置與主皮帶輸送機所在位置的距離大于10 km。主皮帶遠程監控系統除了具備對主皮帶輸送機運行參數監測、控制以及相關故障報警的主要功能外，還可對運行參數進行存儲、記錄、打印等功能[2]。總的來講，為了保證所設計主皮帶遠程監控系統可以高效、安全、穩定、可靠服務于煤礦生產，要求遠程監控系統滿足要求：具有對數據處理的及時性和準確性；具有較好的開放性和擴展性，以便能夠在今后生產中被擴展應用；具有使用便捷性和便于維護的特性；具有較好的先進性，以滿足企業信息處理的要求；具有較好的響應速度，以便能夠及時對運行工況進行處理[3]。

結合上述要求和煤礦生產的實際需求，設計如圖1 所示的主皮帶遠程控制系統平臺，主要包括礦級數據源、數據集成系統、安全監管系統以及決策支持系統。

圖1 主皮帶遠程監控系統平臺示意圖

2 主皮帶遠程監控服務器的設計

主皮帶遠程監控服務器是實現其監測、控制功能的基礎。主皮帶遠程控制系統包括主皮帶運行控制系統、主皮帶監控檢測系統以及煤礦皮帶管理信息系統。遠程監控服務器不僅需對采集到的數據進行管理、處理以及自身的維護修理工作，還需實現各類參數信息的通信[4]。結合主皮帶輸送機的運行工況和遠程監控的需求，設計如圖2 所示的服務器結構模型。

圖2 主皮帶遠程監控系統服務器結構示意圖

基于如圖2 所示的遠程監控系統服務器的結構，以C/S 和B/S 混合模式的系統結構實現對主皮帶輸送機運行參數數據源的調度（包括對數據源狀態的檢測、對服務器的初始化等）、對主皮帶輸送機運行故障參數信息的報警處理，實現數據的通信；并采用傳輸控制模式避免數據傳輸過程中出現數據阻塞，實現運行參數及報警參數等相關數據的組播。

3 主皮帶遠程監控系統的軟件設計與功能實現

3.1 遠程監控系統的軟件設計

本文對主皮帶遠程監控系統平臺的設計基于C/S 和B/S的混合模式完成，具體如圖3 所示。

圖3 C/S 與B/S 混合模式結構示意圖

如圖3 所示，主皮帶遠程監控系統平臺分為用戶視圖層、中間應用層以及數據服務層。基于C/S 模式完成IE 用戶、JSP 頁面、Web 服務器以及JavaBean組件等模塊的設計，實現與數據服務層之間的通信；基于B/S 模式直接通過IE 用戶實現與數據服務層的通信。

遠程監控系統需具備安全功能、數據采集功能、遠程控制設備啟停功能、數據查詢統計功能、報警功能、報表功能以及打印功能等。結合上述主皮帶遠程監控系統的功能需求，對應的系統平臺設計有系統管理模塊、實時信息模塊、歷史數據模塊、參數設置模塊、遠程開關控制模塊、報警模塊以及手動控制模塊。其中：參數設置模塊作為關鍵模塊可對分站參數、傳感器類型、傳感器參數等進行設置；報警模塊可實時顯示報警信息，并對歷史報警進行查詢；實時信息模塊可實時顯示主皮帶的運行工況及直觀顯示實時變化曲線[5]。

3.2 遠程監控系統軟件的功能實現

3.2.1 登錄窗口功能的實現

為了保證煤礦主皮帶輸送機運行的安全性以及相關數據的保密性，要求用戶需登錄并驗證身份后才能進行后續操作。登錄窗口模塊包括用戶身份驗證功能、用戶優先級別的區分功能、登錄用戶跟蹤和記錄功能以及動態端口的管理和分配功能。用戶身份驗證功能主要是對用戶的身份進行核查和驗證；用戶優先級別的區分主要功能是根據不同級別的用戶為其匹配不等的使用權限；用戶跟蹤和記錄功能是對登錄用戶的操作和訪問狀態進行監控；動態端口的管理和分配功能主要是避免多用戶訪問服務器時存在沖突。

3.2.2 主界面功能的實現

主界面包括用戶登錄、密碼修改、歷史曲線、歷史數據以及退出等功能。通過主皮帶遠程監控系統主界面可對電機的運行狀態進行顯示，如自動噴霧電磁閥的工作狀態、滅火灑水電磁閥的工作狀態、CST的運行狀態以及相關故障信息。

4 結語

主皮帶輸送機作為綜采工作面的關鍵運輸設備，其運行效率和安全性直接決定煤礦的生產能力。基于C/S 和B/S 混合模式設計的遠程監控系統可實時顯示主皮帶的運行工況、相應的報警信息以及關鍵控制開關的狀態，對于保證主皮帶輸送機安全、可靠、高效運行具有重要意義。