煤矿数字化瓦斯远程监控系统

维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　煤矿数字化瓦斯远程监控系统　冉隆明。、黄强　、张光前　（１攀煤公司；２煤炭科学研究总院重庆分院；３攀煤救消大队）　摘要：随着煤炭资源不断向纵深开采，低沼气的宝鼎矿区，不断出现高瓦斯工作面和高瓦　斯煤层，使瓦斯戍为矿井安全最大的威胁．开发建设远程联网集中监控信息平台，能够实现对并　下瓦斯状况的实时监管，提高攀煤（集团）公司瓦斯管理的技术水平和整体管理水平，有效预防　煤矿安全重特大事故的发生．　关键词：煤矿井下　瓦斯实时监控　１　前言　“４．２４”瓦斯爆炸事故，给国家和人民群众　的财产造成了严重的损失。　１．１系统开发背景　攀煤（集团）公司是攀枝花矿务局于　２０００年３月改制而成的国家大型煤炭企业，　主采宝鼎矿　的煤层，总人口近ｌ０万人，　总面积２０９ｋｍ　。矿区煤炭资源十分丰富，　已探明储Ｊ：　Ｍ－４．－５亿ｔ，深部预测储量９．３亿ｔ，　均为低硫、低磷、低灰到中灰的优质炼焦　用煤，是四川省确定的两个煤炭稳定发展　的矿区之一，也是西南地区重要的煤炭能　源基地。　为有效预防煤矿安全重特大事故的发　生，提高攀煤（集团）公司瓦斯管理的技　术水平，我们利用国债资金开发建设了远　程联网　中监控信息平台，使集团公司对　所管辖的煤矿安全状况实时监管，提高了　煤矿安全生产的整体管理水平。　１：２紧迫性和重要性　攀煤（集团）公司瓦斯管理手段比较　落后。　攀煤（集团）公司下属５对矿井，生　产能力４２５０ｋｔ。其中，４对矿井位于攀枝花　市境内，ｌ对矿井（宏达煤矿）位于泸州市　古蔺县境内的岔角滩井田。现生产能力为　ｌ　５０ｋｔ，拟扩建能力６００ｋｔ。　攀枝花境内四对矿井为低瓦斯矿井，　但随着宝鼎矿区煤炭资源不断向纵深开　采，低沼气的宝鼎矿区，不断山现高瓦斯　【作面和高瓦斯煤层。截．￣２００４年底－Ｉ　，　在宝鼎矿区就山现了３１个高瓦斯　【　作面。　在泸州市＿占蔺县境内的岔角滩宏达煤　矿，绝对瓦斯涌出蜮高达４３．４９ｍ　／ｍｉｎ，安　全管理难度很人。　１９９８年以前使刚过ＴＦ－２００监测系统进　行瓦斯管理，取得过很好的效果。但由于　１９９８年以来煤炭市场的影响，监测系统厂　家开发服务跟不上．绝大多数监测仪器报　废，致使监测系统瘫痪。　由于各级管理部门缺乏对矿井瓦斯有　效监管的手段，传统的技术管理方法难以　满足矿井瓦斯逐步升级情况下的管理需　要，以及技术人员的流失和职：［素质的下　降，这些自然和人的因素使瓦斯成为矿井　安全最人的威胁。　因此，利用目前国内煤矿矿井成熟的　传感器，采用现代网络通信技术和国内相　２００２年公司下属的花山煤矿发生了　当完善的信息化基础设施，研制开发煤矿　维普资讯 http://www.cqvip.com 《宝鼎科抄》２００６年第３期　数字化瓦斯远程监控系统，实现矿井现场　安全生产的实时监控，通过联网实时监管　公司各煤矿瓦斯及安全状况，显得十分紧　迫，对预防煤矿重特火安全事故的发生将　起剑积极作ＪＬ｝ｊ，是企业有效提高矿井安全　管理水平的重要选择。　同时，系统充分实现安全信息资源共　享，也是提高企业整体管理水平、管理绩　效和降低管理费　｝Ｊ的有效途径。　２主要研究内容及目标　２．１　主要研究内容　攀煤（集团）公Ｉ】煤矿数字化瓦斯远　程监控系统综合利川了ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ／微波　／光纤／ＰＳＴＮ／ＡＤＳＬ等数据传输技术、计算　机网络技术、数据库技术、．ｎｅｔ技术、通讯　技术、白动控制技术、白动检测技术等，　能够对各煤矿生产环境中的瓦斯、风速、　温度、一氧化碳、烟雾等数据及设备运行　状态进行远　有线利无线相结合的监测，　把不安全冈素消灭在萌芽状态。　同时，各级管理部门的责任人还可以　通过手机分级报警，掌握矿井瓦斯异常情　况，及时督促各矿井有关部门采取措施处　理，切实把“一通三防”安全隐患消灭在　萌芽状态，有效预防“一通三防”重特人　故的发生。　系统研究开发内容主要包括：　（１）基丁ＷＥＢ软什平台的开发，组建攀　煤（集团）公　煤矿数字化瓦斯远　监控　系统：　（２）建立基丁煤矿数字化瓦斯远　监控　系统的“攀煤集团公司安全生产信息网络　平台”：　（３）矿端瓦斯监测系统数据的采集和　ｌｎｔｅｒｎｅｔ网络发布数据的实时性、真实性研　究：　（ｄ）不同监控系统兼容性的研究，使系　２　统兼容目前国内大部分矿井瓦斯监测系　统：　（５）手机短信智能、分级报警、实时性　的研究；　（６）ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ传输装置及其通讯可　靠性研究。　以上所述煤矿数字化瓦斯远程监控系　统的应用软件和数据真实性以及信息网络　平台的设计是整个系统的核心内容。无线　传输部分采刚现有的无线网络平台，开发　了ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ无线调制解调器利具有　ＴＣＰ／ＩＰ协议栈的ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ调制解调　器。因此构成了功能全面、完整、统一的　煤矿数字化瓦斯远　监控系统。　２．２　目标　（１）对攀煤（集团）公司所属矿井的瓦　斯、一氧化碳、风速等通风参数和设备开　停、通风设施的状态，实行２４ｈ不问断监　洲；　（２）实现公司四矿ＫＪ．９０瓦斯监测系统　联网，并将发布于ＩＮＴＥＲＮＥＴ网络，实现　远距离集中监控管理：　（３）实现矿井瓦斯等参数超过安全规定　时，按管理权限设定信息发送级别，川手　机短信方式分级发送实时报警信息，为领　导提供全天候的矿井瓦斯管理等安全信　息。　（ｄ）立足长远建设信息网络平台，为其　它安全监控系统的嵌入搭建平台，避免重　复建没，　１　约资源利实现管理一体化。　３系统主要技术参数　（１）软什指标　见表１。　（２）ＧＰＲＳ　ＭＯＤＥＭ技术指标　『＿－作Ｌ　源：２２０Ｖ＋１Ｏ％：　集成ＴＣＷＩＰ协议：　ＳＩＭ－　３Ｖ／５Ｖ；　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　表ｌ软件指标表　稍作增补即可实现远　数据通讯传输功　序　指标名称　。　要求技术指标　能。　ｌ　１　常　小十２０Ｓ　联网煤矿的监洲系统运行的操作系统　……．叫　¨。十Ｉ　异常　小十ｌＯＳ　不限。　２　斯ＩＩｎ线　“　４主要技术运用和研究　３　斯报表　‘　４．１　网络结构的研究　４　矿ＪＩ：ｉＩⅡ风图　“　随着多种通讯方式的引入，传输网络　止朝着更灵活、更高效的方向发展。随着　５　柱幽分析　仃　煤矿联网规模的不断扩人及地区差异、煤　６　氛ｆ　分级于技警　ｆｆ　矿分散的特点，该系统运川多种通讯方式　７　异常滚动＞ｌ　ｉｔ．１１￣　　仃　构成完整的网络平台满足企业当前利今后　８　异常时间岽积　仃　安全生产管理的需要，组网方式可根据需　９　加常访问　‘　要进行选择。　ＲＳ．２３２串行数据接口波特率：　系统的网络结构如图ｌ。　ｌ　ｌ　５２００ｂｐｓ／ＵＳＢ数据接１：３波特率：　４．２　ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ传输装置及其通讯可靠性　ｌ　ｌ５．２ｋｂｐｓ；　研究　ＲＳ．２３２接口电平：ＴＴＬ　Ｌ乜平／２３２标准　在＿远程监控系统的设计中，矿井监测　Ｉ乜平／ＵＳＢ接口标准电平；　系统升下各种传感器与地面中心站的传输　响麻时间不人丁１０Ｓ。　均采川有线方式。　（３）网络指标　矿升监测系统之问纽网应满足多种方　网络操作系统：Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ　式的需求，在矿升　．ｊ矿井之问相距较远或　２０００、Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｘ　Ｐ用Ｉ　Ｗｉｎｄｏｗｓ２００３。　相对分散的条件‘卜，无线传输方式是必然　网络访问方式：局域网、广域网、互　的选择。　联网、无线拔号９６４络等。　同时，往矿井一Ｉ，土通风机的监测监控　通讯方式：煤矿终端与　网络服务器问采川ＧＰＲＳ、　ＣＤＭＡ无线ｊＩ！ｉ讯，也可以　Ｈｊ有线利微波方式。　网络刖户数不受限制，　取决丁所采ＪＩｊ的服务器硬　什设备的能力利容量，最低　至少一台主服务器，主频在　５００ＭＨｚ、内存在５ｌ２Ｍ、　硬盘往２０Ｇ以上。　联网煤矿的监测系统　型号不限，按提供的标准数　据通讯协议，对原系统软　Ｉ　图ｌ　煤矿数字化瓦斯远程监控系统网络拓扑图　３　维普资讯 http://www.cqvip.com ‘宝鼎科技＇２００６年第３期　尤为重要，但矿井主要通风机房一般距地　ＧＰＲＳ／ＷＡＶＥＣＯＭ模块，提供合适的电源；　面中心机房都很远，采用有线方式数据成　本高，防雷击性能差；另外，传输距离超　过目前国内外传感器到中心站的最人传输　距离。因此，无线网传输方式是远　监控　系统必须解决的问题，可靠性是前提。　ＧＰＲＳ／ＷＡＶＥＣＯＭ模块负责无线数据通　讯：外部接口部分包括ＲＳ２３２接口或ＵＳＢ接　口、天线接口、ＳＩＭ卡座接口和电源接口。　Ｊ■■Ｌ　．　‘一　城　Ｊ■—一　该系统利刚无线通信技术发展的最新　成果，经过对市场上已有的芯片进行对比，　最终选择西门子ＭＣ３５￣ｌＷＡＶＥＣＯＭ芯片，　墨　、　研究开发具有内嵌ＴＣＰ￣Ｐ协议栈的ＧＰＲＳ　１．０／ＣＤＭＡ１．０传输设备，并简化接口设计。　通过屏蔽ＭＣ３５／ＷＡＶＥＣＯＭ芯片的复杂接　口方式和接口协议栈，取而代之的是通用　图２　ＧＰＲＳ　１．０／ＣＤＭＡＩ．０传输设备内部结构　的ＲＳ－２３２接口、ＵＳＢ接口和简单的ＡＴ命令　交互界面。　提供了更方便的电源接口，采Ｈ】最常　刚的４．５ｖ￣ｌ　８Ｖ直流电源，可方便实现ＴＴＬ　电平、ＲＳ．２３２￣１１ＲＳ．４８５电平以及ＴＣＰ／ｌＰ协　４．３矿端数据的采集到Ｉ　ｎｔｅｒｎｅｔ网络发　布数据的实时性、真实性研究　矿终端软件从矿上中心站采集数据，　并通过ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ无线网络实时上传数　据，Ｉ［常数据时间＜ＩＯＳ，报警数据时间间　隔＜１ＯＳ，其结构如图３。　议模块的转换。从而确保数据传输和通讯　的稳定可靠性。　４．４不同监控系统兼容性的研究　由于监控系统厂家较多，以及运行于　如图２所示，ＧＰＲＳ　１．Ｏ／Ｃ：ＤＭＡ１．０传输　设备内部由嵌入式ＴＣＰ／ＩＰ单片机系统、　ＧＰＲＳ／ＷＡＶＥＣＣＩＮ模块、电源部分、外部接　不同的操作系统，煤矿数字化瓦斯远程监　控系统应具有良好的兼容性，为此我们制　定了统一的标准数据协议，其它系统只要　按照标准数据协议都可以进入ＧＰＲＳ网络　平台，上传软件和服务器端将实时解析和　处理。矿终端自动检测ＧＰＲＳ网络信号和　口部分四部分构成。嵌入式单片机系统内　嵌了完整的ＴＣＰ／ＩＰ协议，负责将川户数据　打包成ＴＣＰ／ＩＰ数据，或者将ＴＣＰ／ＩＰ包剥离　为川户数据；电源部分为单片机系统和　１　燥矿监测主机、Ｉ，　ｌａｄ，－　图３数据采集发布结构流程图　４　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　自动连接，并控制其他人员利用ＧＰＲＳ在　主机上上网。　现。ＳＶＯ是基于ＸＭＬ的图形标准，因而　具有功能强大的文档处理支持，Ａｄｏｂｅ公司　免费提供的ＳＶＧ插件支持使客户端图形显　４．５基于ＷＥＢ软件平台的软件开发应用　软件开发流程图，如图４。　示显得非常简单，ＳＶＧ丰富的图形功能和　图４软件开发流程图　（１）ＳＶＧ类型的通风系统图的网络应用　动画功能将保证监控图形界面的简洁、实　开发　用。　该系统采用了Ｗ３Ｃ标准的ＳＶＧ动态　（２）矿端监测数据的高比例压缩和稳定　矢量呈现矿井通风系统图。　传输　‘　在客户端通过Ｉｎｔｒａｎｅｔ，甚至Ｉｎｔｅｍｅｔ　矿端监测数据在选择ＧＰＲＳ，ＣＤＭＡ和　网络，使用通用的ｌｎｔｅｍｅｔ　Ｅｘｐｌｏｒｅｒ软件就　电话网络传输数据的时间，存在以下问题：　能浏览监控系统的各种信息，动态图形能　①矿端监测点多、数据流量大。　带给用户直观的信息显示。　②网络物理链路带宽小且不稳定　Ｗ３Ｃ是互联网协议标准研发管理的专　（ＧＰＲＳ网络受天气等自然因素影响大）。　门组织，发布并规定了大量的互联网信息　要解决以上问题必须解决数据的压缩　交互协议标准，包括了ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、ＣＳＳ、　问题、传输问题、服务器端解压问题，　ＸＳＬ等被，　为遵从的协议标准。参加该组　４．６手机短信智能（图５）、分级报警、实　织的成员包括了几乎所有ＩＴ业相关的人公　时性的研究　司，如Ｍｉｃｒｏｓｏｔ￣、Ｓｕｎ、ＩＢＭ、ＨＰ等，该　（１）能够实现根据用户设定的条件对　组织发布的标准基本上都是互联网信息发　突发或特殊信息进行短信报警，支持全双　布的方向性标准。　工通信。可实时多次交互：尤其适合工业　ＳＶＧ（Ｓｃａｌａｂｌｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ可升级　监控等有关的信息服务，信息传递更及时、　矢量图形）标准是Ｗ３Ｃ通过的唯一的互联　更安全。　网信息发布图形标准。国内从事ＳＶＧ研究　（２）支持漫游功能，无需长途费。由于　的还不多，国外已经有大量的ＳＶＧ：Ｊ二具发　ＵＳＳＤ业务通过信令传输，不占语音信道．　布，但作为监控系统图形工具的还尚未发　因此不需支付长途话费。ＵＳＳＤ业务使用　５　维普资讯 http://www.cqvip.com ‘宝鼎科技》２００６年第３期　时，川户不需中请，只需ＵＳＳＤ平台设备　满足瓦斯远程监控的要求，又要考虑今后　具备ＵＳＳＤ功能，在移动通信公司开通业　扩容和其它安全监控系统嵌入的需要。　务的地区即可使川。　５．２系统各功能模块设计　（３）充分利川ＵＳＳＤ的实时交互特点进　攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　行一Ｉ－＝业生产监控，实现生产数据的实时无　程监控系统主要包括矿井瓦斯监测系统设　线采集和流程控制，对生成过程进行在线　计、联网实施方式设计、煤矿数字化瓦斯　监控。　远程监控系统信息中心平台建设方案。　（４）支持中国联通和中国移动公司的所　５．２．１‘矿井瓦斯监测系统设计　有川户。　（１）矿井监测系统的选择　服务器　图５　ＵＳＳＤ短信报警结构图　５攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远程　矿井监测系统是煤矿数字化瓦斯远程　监控系统实现方案　监控系统殿关键的单元。矿井监测系统必　５．Ｉ　确定方案的原则　须满足准确、及时地反应矿井各种监测参　随着信息革命的剑米，现代企业管理　数变化的基本情况，特别是矿井瓦斯的变　越米越多地受到信息化技术的影Ｉｌ向，传统　化，当瓦斯积聚ｎ寸能及时发山报警信号，　的管理模式正被依靠先进、快捷、准确、　响应时问不得超过ｌ０Ｓ，系统稳定性好，故　实时的信息技术建立起来的现代企业管理　障率低。经比选国内目前主要的儿种矿井　模式所代替。攀煤（集团）公司要实施火　瓦斯监测系统，ＫＪ．９０瓦斯监测系统性价比　集团战略目标，必须建立适合自己的信息　好，实践证明稳定性也好。因此，我们选　化网络。基＿丁这种原冈，攀煤（集团）公　择了ＫＪ．９０瓦斯监测系统。该系统的主要　司煤矿数字化瓦斯远程监控系统实现方案　特点有：　必须考虑企业信息发展的需求，系统即要　①采用时分多路复用方式，与频分制　６　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　相比，所有信号都可通过一条信道传输，　主、控制设备种类确定　电缆　量少、设箭简单。　为满足安全生产的需要，，选择系统对　②系统采川集散型结构具有容耸大　矿井瓦斯、一氧化碳、风速、主要通风机　（最人可容纳５ｌ２开关量和模拟蜮）、配置　压力、作业点温度、风门开关、风机开停、　灵活、造价低，系统在信息量相对集中的　设备开停进行监测；选择分站远近程断电　地区设立了子系统，子系统可以独立　Ｉ：作　装置和瓦斯传感器断电三种方式进行电器　③其主站具有较强的数据处理能力，　设备断电控制。各矿井监测系统传感器的　可以根据需要将其主要信息送往地面中心　种类、数最见表２。　表２各矿井监测系统传感器的种类及数量表　传感器和　矿外设计传感器数量　序　控制设需　小宝鼎　花山　太平　大宝顶　主要用途　名　称　煤矿　煤矿　煤矿　煤矿　ｌ　瓦斯　３２　６０　５８　５２　矿井瓦斯检测　２　一氧化碳　４　６　．１０　５　对矿井火灾标志性气体进行检测　３　风速　ｌ２　２０　２０　２０　判断作业地点通风状况　４　风门　ｌ８　２３　２５　２ｌ　ＪＩ：下风门状态检测　５　温度　６　ｌ０　ｌ０　ｌ０　皮带道温度检测　６　风　３　３　３　３　生通风机雎力检测　７　风机开停　ｌ６　２２　２０　２３　主风机、局部风机开关状态检测　８　２０　３０　３２　３０　Ｉ　器设备通断Ｉ【ｌ检测馈ＩＩ三　９　监测分站　ｌ６　２５　２３　２６　愉测数据处理、姓示、传输，控制命令执行　ｌ０　断ｉ　控制器　２０　３０　３０　３０　断Ｉ乜控制　站，也可接收中心站发米的指令，主站发　（３）矿井瓦斯监测系统组成　生事实故障时，不会影响全系统和其它子　矿井瓦斯监测系统由地面和井下两部　系统的　『＝作。　分组成。　④系统分站的远、近程断电和交叉断　地面部分由监控主机、终端机，数据　电以及瓦斯传感器的断电功能方便了断电　接口、避雷装置、数据远程传输设备组成。　控制，易于实现。　主要功能为对井下分站传送的检测数据进　⑤监控系统的计算机软件具有实时完　行处理，用图表、曲线、图形等方式显示、　成信息采集和处理、实时数据和历史数据　统计、储存数据，对并下各类传感器进行　存储、显示被测最的数值、生产系统的运　定义、设置和断电控制设置。　行情况ｊＲ１变化曲线、各种　１：艺过程的模拟　系统井下由瓦斯、设备开关、风机开　图、可以白动生成打印各种监测数据报表、　停、一氧化碳等传感器，监测分站，控制　图形和曲线、当测嫱值超限或系统发生故　器、通讯电缆、控制开关组成。主要功能　障时报警等诸多功能。　为对）　Ｆ作业地点的瓦斯等参数进行实时　（２）矿井主要监测参数设计和传感器　检测和显示，检测参数达到设定的极值时　７　维普资讯 http://www.cqvip.com 《宝鼎科技》２００６年第３期　及时发出报警信号、对被控设备进行断电　矿的瓦斯监控系统－￣ＧＰＲＳ终端一服　控制，负责向地面监测系统传送实时数据。　务器（ＷＥＢ服务器）一用户浏览器。　系统组成如图６。　系统通信拓扑图如图７所示。　图６矿井Ｋ．Ｉｇ０监　系统图　５．２．２联网实施方式设计　优点：初期投资少，技术成熟，比较　根据煤炭企业的具体特点而需要与之　稳定可靠。网络的维护与网络通信的升级　相适应的网络结构，本系统主要包括以下　换代由提供网络通信平台的运营公司承　几种组网方式。　担。　（１）无线ＧＰＲＳ，ＣＤＭＡ网络实现方式　缺点：信号覆盖可能存在盲区。　无线网络采用现在成熟的无线网络运　适合环境：适合于矿井相对分散，丘　营公司提供的移动网络平台，现有网络水　陵多山地区的网络建设。　平能够满足煤矿联网的基本要求。　（２）无线微波方式　数据传输过程是收集处理矿端监测系　对于地势平坦，煤矿相对集中的地区，　统的监测信息，然后经过压缩处理、ＡＴ指　可以自己建立无线通信微波站把各个矿区　令发送到移动通信接入终端ＡＰ、移动通信　连接起来。其优点是通信速率（骨干网络　接入终端把数据经过ＴＣＰ／ＩＰ协议栈处理成　能达到１１Ｍ）能够满足煤矿的需求，能同　网络通信数据包传入基站、基站网络传输　时传输数据、语音、图像等信息，无中间　进入ＩＮＴＥＲＮＥＴ、数据包寻址传送到指定　运营费用，为以后在现有平台上扩充业务　的服务器存储、用户通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ访问　提供了保证。但也存在初期投资大、维护　ＷＥＢ服务器实现对矿井监测。　的工作量和技术难度大等缺点。　数据传输流程：　无哉微波方式主要适合分布相对集　８　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　图７　ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ方式通信拓扑图　中，地势相对平坦的人中小型煤矿，其通　除了能够传输煤矿瓦斯等环境参数和设备　信拓扑图如图８所示。　运行状态外，还可以传输语音，图像等多　（３）ＡＤＳＬ／ＤＤＮ／ＷＤＳＬ等电信公司提供　种信息。网络的维护与网络通信的升级换　的有线宽带方式　代由电信公司承担。　ＡＤＳＬ等有线宽带通信适用于离城镇　缺点是网络覆盖面相对较少，有距离　相对较近且有电信运营商能够提供接入服　的限制（一般离电信ＡＤＳＬ交换机５ｋｍ范　务的矿　，其优点是通信稳定、速度快，　Ｉ　之内）。主要适川丁二电信运营公司能够捉　一：图８无线微波方式通信拓扑图　９　～．。　．　．．　．＝　维普资讯 http://www.cqvip.com ‘宝鼎科技》２００６年第３期　供宽带服务的地　。　能最火限度利川现有资源，初期投资少，　不受天气等自然条什的影响：有内部电话　有线宽带方式迎信拓扑图如图９所示。　图９　ＡＤＳＬ等有线宽带方式通信拓扑图　（４）公共电话网方式　采Ｈｊ现有的公共电话网（ＰＳＴＮ），每　个矿通过现有的Ｌ　话网络利川调制和解调　实现网络的Ⅱ联和集中监控。原则上能够　打电话（库机）就能迮迎网络。其优点是　网的单位可以达到运营费用低的效果，传　输较稳定。缺点是传输速率较慢，如果没　有内部电话网的单位，则运营费Ｈ］较高。　主要适　｝ｊ于有内部ＬＵ话网的煤矿。　公共ｌ乜话网方式连接方式如图ｌ０所　图１０　ＡＤＳＬ等有线宽带方式通信拓朴图　ｌＯ　维普资讯 http://www.cqvip.com 煤矿数字化瓦斯远程监控系统　不ｏ　。　（５）光纤数据网方式　对分布相对集中的国有大中型煤矿，　我们采用千兆位以太网技术作为计算　可以采用铺设光纤方式进行组网。光纤数　据网方式具有通信质量好、速度快，不受　机网络技术。网络中心升级、扩容，核心　网络利用现有的设备，与边缘接入层采用　星形结构，使接入节点高速连接核心网络。　将网络中心现有交换机升级为　ＨＵＡＷＥＩ３６２５Ｅ、同时把ＨＵＡＷＥＩ的路由　器更换为ＣＩＳＣＯ３７２５路由器以保证充足的　可扩展空间；连通ＩＮＴＥＲＮＥＴ的光纤为电　信用现有的１００Ｍ宽带，可以满足ＡＤＳＬ　用户充足的带宽。　５．２．４安全措施　（１）为了网络高效、安全的运行，在接　入ＩＮＴＥＲＮＥＴ前加入千兆防火墙；对攀煤　（集团）公司局域网按矿、特殊部门划分　不同的网段和系统采川ＶＰＮ加密技术。　（２）除主管部ｔ＇－，ｌ￣ｌｌ矿、公司两级领导外，　其他网络用户必须经授权访问。　（３）矿端监控软什和系统软什由网络管　理员管理　Ｉ维护，任何人无权更改。　（ｄ）矿井成立专门的矿井监测系统维护　天气等自然条件的影响，可以传输数据、　语音、图像等多种信息等优点，不足之处　是初期投资大，维护雉。　攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　程监控系统建设具有的条什是：　首先，公司已经建立了臼己的信息通　信光纤网络，通信物理链路基本形成；　其次，公司准备建立臼己的信息网络　前期已投入了部分资金；　第三，有一定的技术力　。　因此，攀煤（集团）公司煤矿数字化　瓦斯远程监控系统选择光纤数据网组网方　式。　５．２．３　煤矿数字化瓦斯集中监控系统信　息中心平台建设　（１）通信网络的组建　队伍，负责传感器的维护，调试，安装等　工作，保证监测数据的准确性。　①架设集团公司网络中心到四矿通讯　中心的光纤干路，从各矿井通讯中心架设　光纤到矿井瓦斯监测系统中心机房，从矿　井瓦斯监测中心机房架设通讯电缆到井下　和分站，形成系统数据采集的通信网络。　（５）攀煤（集团）公司制定了煤矿瓦斯　远程监控系统使ＪＩ＝Ｉ｛管理制度，从制度上保　证系统的使ＪＩ＝Ｉ｛安全。　６工业性试验及技术效果分析　②从公司网络中心与公ＪＩ＝Ｉ｛网联接。实　现数据向ＩＮＴＥＲＮＥＴ网发布。　⑨组建集团公司局域网。　（２）信息中心组建　信息中心是整个系统的关键部分，主　要由信息中心中心服务器、中心ＷＥＢ服务　器、煤矿瓦斯远程监控系统组成。　经过对煤矿数字化瓦斯监测系统关键　技术的研究和需求分析，确定了攀煤（集　团）公司煤矿数字化瓦斯监测系统的实现　方案，从２００３年７　起开始殴需安装调试，　２００４年１２月安装调试结束。　在安装调试过程中，对系统功能进行　了分块平¨整体测试并对存在的问题进行处　理。２００５年起　１：始系统试运行，为掌握系　统实际效果，对系统功能我们进行了实验　观测利必要的技术手段测试。　６．１测试方案　根据攀煤（集团）公司安全信息网络　的需求分析，在粘个计算机网络中，由于　信息传输姑人，　且要支持网络的多媒体　应用，传输时限有较高要求。　维普资讯 http://www.cqvip.com ＜宝鼎科技）２００６年第３期　（１）测试目的　检测系统的稳定性，数据的准确性，　系统功能的完备性是否达到设计要求和符　合标准。　（２）测试的内容　①数据是否跟踪；　②运行是否稳定；　③数据白动压缩效果；　④软１＿，Ｉ：在各种操作系统’卜的性能，是　否能稳定运行：　‘　⑤对其它监测系统的兼容性：　⑥系统巡检时问是否符合要求；　⑦手机短信智能分级报警功能。　（３）测试方法　①往实验室进行系统测试；　②实际运行中效果检测。　６．２测试结果　系统在开发过程中，首先对各个功能　模块进行子功能测试，　．各个子功能利同　级其它模块的功能之间没有相互依赖关　系，因而对每一个模块作为单独的实体进　行测试；测试通过斤再进行子系统洲试，　把各个具有相联的模块放在一起形成一个　子系统；最后把子系统组成系统进行黑盒　子测试（功能测试）平¨ｆ＝ｌ盒子测试（结构　测试），都予以通过。　在实际运行过　中检测结果如下：　（Ｉ）数据是否跟踪心标准气样进行检　测，选择５Ｏ个传感器进行测定，其显示值　与井卜分站一致，与地面土机显示值一致，　传感器显示值与气样值的误差为　０．０ｌ％　．１％之问，符合国家标准。　（２）系统运行一年米，朱山现冈软件原　冈系统中断运行现象，朱山现数据丢火现　象。　（３）试运行期间，系统在四矿分别运行　在不同操作系统‘卜，运行正常。　ｌ２　（４）选择２Ｏ部移动、联通手机按设定短　信报警条件，当矿井瓦斯等监测参数报警　条件时，能及时收到文字利实时数据信息。　（５）运行中当数据库中数据量达到２Ｇ　时能白动压缩。　从运行结果看，系统图形界面好，操　作方便，矿井瓦斯报警响应时间小于２０Ｓ，　整个数据传输误码率为３０／ｏ．．，５％，手机短信　分级报警正常，兼容性好（可兼容ＫＪ．７８　等系统），各功能模块达到了设计要求。　６．３效果评价　攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　程监控系统研究成功利实际应川，将产生　巨人的社会经济效益。　该系统功能齐全，优点突山。从技术　上看，该系统具有先进性、实时性、可靠　性、兼容性、易操作、易维护等优点，为　矿ｌ井“一通三防”管理提供科学的技术管　理手段，从“技防”上能有效控制“一通　三防”重人事故的发生。　系统的优点主要表现在：　先进性：首次在全市运用ＷＥＢ信息平　台实现矿　瓦斯集中监控以及通过广域网　浏览矿区所有矿井监测信息，提高了安全　管理的透明度，体现了以人为本的管理思　想。同时对矿方所有异常现象实现手机分　级短信报警，及时了解矿方情况，从而人　人降低了习千故的发生。系统具有强大的升　级　扩展能力。　实Ｉｆ　．‘性：矿井监测数据从现场监测通　过网络剑１々理的手机和电脑中，显示时间　不超过２０Ｓ，具有良好的实时性。　可操作性：界面友好、使川简单。客　户端不需要安装其它任何软什，升级维护　都很方便。　良好的兼容性：其它系统只要按照标　准协议都能进入网络平台，上传软件利服　维普资讯 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煤矿数字化瓦斯远程监控系统　务器端将实时解析和处理。　（Ｉ　具有远程控制功能，随时可对系统　从功能上，该系统具有图形界面好、　和数据库进行更新、管理，维护费用低。　操作方便，能对矿井瓦斯等参数进行２４ｈ　ＯＤ煤炭管理部门根据矿终端瓦斯超限　不间断跟踪监测，能对矿井实行远程监控。　的大小和超限时间长短，通过移动网络按　ＳＶＧ动态图形显示矿井监测数据和设　预先设定的瓦斯值大小和超限时间提供分　备及通风设施状况，直观清晰。　级短信报警。　分站交义断电功能便于矿井区域断电　∞矿终端能自动检测网络信号和自动　和实现地面对井下的断电控制。　连接，并封杀其他人员在监控主机上上网。　监测数据发布于ＩＮＴＥＲＮＥＴ和手机短　Ｏ　矿终端一旦与服务器相连接后，便　信报警功能，真正实现了矿井瓦斯远程监　可从服务器上自动下载升级软件并更新。　控．　７效益分析　系统有如下特点：　该系统的成功开发和推广应用，大力　（１）对各矿监控系统采集到的数据及时　推动了集团公司管理的科学化和现代化，　转存到所属区域监控信息中心的数据库，　可为集团公司节约大量的运行成本，具有　通过磁盘阵列可自动备份数据，防止数据　良好的经济和社会效益。　丢火。　煤矿安全生产是永远的主题，有了安　（２）监控软件为Ｂ／ｓ结构，上传采刚Ｃ／Ｓ　全才有生产，有了安全才有效益，因此，　结构，局端为服务器，矿端为终端。　安全是晟大的效益。攀煤（集团）公司煤　授权川户可通过互联网随时　阅相关　矿数字化瓦斯监控系统的开发应川，为煤　安全信息。　矿安全管理提供了新的技术手段，使煤矿　（３）丰富的数据显示方式，能以文字、　安全管理中的“人防、物防、技防”三种　图形、报表、语音、声光等多种方式为管　手段有机地结合起米，有利于建立有效的　理人员提供信息。　安全监管机制，是认真落实国家关于煤矿　（４）能够全面反映监测参数，具有单矿　防止瓦斯事故“十二字”方针的具体体现。　多矿同屏和全局滚动循环监测功能，能够　系统的研究和应用成功，能实时、准　臼动实时报警。　确反应矿井瓦斯灾害的状况，为科学的进　（５）５ｍｉｎ历史数据可臼动存储３月以　行管理和采取科学的手段防治矿井灾害提　上，趋势数据可存储２年以上。　供了支持，能有效的防止重特大事故的发　（６）能够兼容各种类型的监测系统入网　生。　（不同类型的矿井瓦斯监测系统、电力监　体现了“以人为本”，“职工生命至上”　测系统、顶板监测系统等）。　的企业管理理念。近年来全国多次血淋淋　（７）建立防火墒能够防止非法侵入。　的瓦斯事故教训，侧面证明了系统应用的　（８）能对网络流　进行控制，能对通讯　价值。　状态及接口状态进行诊断。　（１）是维护社会稳定，建立和谐社会，　（９）界面友好、使ＨＪ简单、易学易　、　打造攀煤平安矿区、和谐矿区的需要。煤　升级维护方便，使川时客户端无需安装任　矿发生的各类事故中，瓦斯事故的伤亡人　何其它软什。　数和财产损火最为惨重，使多少家庭因此　Ｉ３　维普资讯 http://www.cqvip.com ‘宝鼎科技》２００６年第３期　家破人亡。人们对煤矿安全管理不力的不　满情绪必将成为社会不稳定　Ｉ不和谐的因　素。　程监控系统的开发和应用，系统稳定性经　过近１年的实际运行，系统稳定、可靠；　数据实时、准确；功能先进、全面、操作　简单。　（１）系统对矿井瓦斯的实时远程监控功　（２）是企业和国家经济发展的需要。煤　矿瓦斯事故造成的巨大经济财产损失，在　国际、国内造成的负面影响不言而喻，影　能，为防止重特大事故的发生提供了有力　响了企业和国家的形象，影响了煤炭工业　的健康发展。　攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　程监控系统的研究与应川，必将为提高煤　矿安全生产整体管理水平，有效预防和减　少安全事故的发生，保护广人职　Ｊ　的切身　利益和促进企业经济的发展发挥积极的作　川。具有良好的社会效　。　８主要技术创新点和结论　８．１　主要技术创新点　（１）采川了最先进的ＳＶＧ动态欠　现　矿井通风系统图。　（２）创新开发成功无线网络动态实时监　管系统在矿井瓦斯监测中的运用。　本系统可通过移动ＧＰＲＳ．（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｒ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的英文缩写，中文译为　通用无线分组业务）和联通ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ的英文缩写，中文　译为码分多址的）无线通讯，解决有线网　络无法到达中小煤矿的问题，实现监测数　据稳定传输。　（３）ＵＳＳＤ手机短信智能分级报警系统　在矿井瓦斯管理中的成功虑州。　（ｄ）基丁瓦斯集中系统，开发集团信息　化系统，实现多系统共川平台，　１　约了资　源。　８．　结论　攀煤（集团）公司投资６８８万元（其　中利川２００３年国债资金４１８万元，白筹２７０　万元），与煤炭科学总院重庆分院合川，完　成了攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　１４　的保证。　（２）系统功能先进、易于操作、维护的　特点，保证了系统的稳定运行。　（３）对各矿监控系统采集到的数据自动　压缩和及时转存到监控信息中心的数据　库，通过磁盘阵列臼动备份数据，防止数　据丢失，为企业安全管理提供了完整的技　术资料，为分析矿井瓦斯涌山规律和制定　相应治理措施提供了科学依据。　（３）ＳＶＧ动态欠攮图形在煤矿中的研究　应Ｊ＝Ｉｊ，使图形，数据、声光信号一体化，　直观、生动反映井下的实际状况。　（ｄ）丰富的组网方式　Ｉ易于扩展的特　点，更适应煤矿企业今后发展的需要。　（５）系统组建充分利用攀煤（集团）公　司现有的通信设施和公川通信网络技术，　节约了大量开发资金。　（６）手机短信智能分级报警的研究成功　Ｉ在煤矿瓦斯监控方面的应　，在国内首　创，系统监控数据实时同步发送到　ＩＮＴＥＲＮＥＴ网络，实现了真正意义上实时　远程监控。　攀煤（集团）公司煤矿数字化瓦斯远　程监控系统的实际戍Ｈｊ，将为攀煤集团加　强安全生产管理，防Ｉ｝：重特人事故的发生　提供强有力的技术支持，为攀煤（集团）　公司提升现代化管理水平，增强企业活力　发挥积极的作川。　编辑杨景全　收稿日期：２００６－０５．２０