网络技术在煤矿安全监测系统中的应用

随着网络技术的不断发展和国家对煤矿安全生产的重视，煤矿的安全生产显得越来越重要。从2001年至2003年国家投入40亿国债资金用于煤矿安全生产技术改造，全国大多数煤矿都实行了安全监测系统联网。鸡西矿业集团于2003年8月投入运行了一套矿井安全监测网络系统，该系统实现了集团公司与所属的12个矿联网。12个矿采用的是4种不同厂家生产的监测系统，在不影响各种监测系统主程序的情况下，由煤炭科学研究总院抚顺分院解决了不同监测系统的联网问题。该系统采用WIN32编程技术，可运行于win98/2000/XP系列平台，系统采用RS232串口通讯技术、先进的TCP/IP网络通讯技术、多线程多任务并行技术、GDI动画技术和数据库技术。

1 系统概况及网络结构

1.1原理及组成

从井下传感器采集的数据经过信号线接连到地面中心站服务器及工控机中，数据经过

分析处理后，再由网卡转换成数字信号经过双绞车连接到交换机上，交换数据后分配到矿内有关办公室的终端及以太网转换器。通过电话线连接到通信公司所属的各矿交换中心站的网络适配器上，由网络适配器通过同轴电缆连接光端机，经光纤连接到集团公司监测中心。

系统由以下几部分组成：①代理服务品（矿端主服务器），主要接收由井下传感器采集经过井下分站上传的数据，同时把接收到的数据按规定格式化后上传给集团公司监测中心网络服务器。②网络服务器（集团公司监测中心主服务器），用来接收各矿代理服务器上传的监测数据，为集团公司网络终端提供数据访问服务。③矿终端，为矿领导及有关人员提供实时监测数据显示功能。④集团公司网络终端，为公司领导提供动态、实时显示的各矿监测数据。

1.2网络应用方案

鸡西矿业集团矿井安全监测网络系统是一个综合的以太网结构系统，联网方式采用C/S结构，网络的拓扑结构是采用星型和总线型相结合，该网络由传输介质与连接设置组成。传输介质主要有光纤双绞线、同轴电缆等。各矿内中心站与各终端采用小型星形以太网连接；集团通信公司的交换中心到集团公司监测中心采用光纤连接。连接的设备包括服务器与代理服务器、网络适配器、以太网转换器、交换机及网卡。

各矿的网络核心主要有网络适配器及交换机，网络适配器用来把数据传送到集团公司，交换机用来监测主机与矿终端群数据的转换及传送。监测主机与代理服务器放置在各矿监测中心，是各矿主要采集数据设备，负责井下瓦斯数据的采集与分析。

集团公司监测中心设在通风部三楼，配有2台服务器、1台电脑终端，1台交换机用来接收各矿数据。

1.3传输协议

从各矿监测中心计算机获取数据传给网络服务器，关键的问题是数据的传输，网络上使用的传输协议一般采用TCP/IP协议，它提供TCP和UDP两种数据传输方式，TCP和UDP适合于数据的实时传输。由于监控系统厂家不同，使用的通讯协议不一样，所以本系统采用4种方式获取数据。

KJ4瓦斯监测系统是北京长安公司生产的，经过抚顺分院履行后，在原有的瓦斯监测系统的基础上将井下分站连接到地面中心站的信号线上，并连一个串口线，连接在代理服务器上，将数据处理分析后，传输到集团公司的监测中心服务器主机，KJ4主机与代理服务器之间数据传输不存在干扰。

KJ75是抚顺安全仪器厂生产的，代理服务器利用了KJ75所提供的TCP/IP协议，网络端口读取数据并将数据解板处理，同时实现数据的显示、存储和发送。

KJ19是长春东高煤炭研究所生产的，该系统不提供网络传输协议，代理服务器采用远程拷贝主方式。在中心站的Init子目录下有一个Ex-change.dat文件，该文件为实时数据文件，每20s进行一次刷新，因此由KJF2000代理服务器软件每隔20s将该文件考贝到代理服务器中，实现数据的读取、存储和发送。

KJF2000是煤科总院抚顺分院生产的，它直接从串口读取数据，处理后通过TCP/IP协议把数据及时地发往矿各信终端及集团公司中心站。KJF2000中心站软件同时对串口发送命令，完成对井下设备的控制。

1.4 系统软硬件环境

中心站主要配置

服务器：X Series X 235;处理器：Intel Xeon2.4GHz;前端总线：400MHz；硬盘：18.2 GB;操作系统：Windows 2000 server中文版。

交换机：Super Stack3 Switch 4400

2 系统功能

各矿监测系统的测点定义数据的变化如：新增、改变、禁用等自动传输到集团公司服务器，不需要人工重新定义。各矿监测系统监测数据及画面，实时同步传输到集团公司服务器，集团公司服务器将数据按时间存储为实时数据和趋势数据。

集团公司服务器实时将各矿的监测数据、测点定义数据传输至网络的每一个终端，领导层及有关专业人员通过终端，就能浏览到各矿的实时监测数据画面，随时了解井下现场瓦斯变化情况。

实时显示监测数据分3种模式，全矿数据显示，模拟量显示，数字量显示。动态图显示程序为用户提供友好的、形象化的界面。主要功能有：动态图元的添加、修改和删除；动态图元的驱动属性设置；与服务器的主动连接、通讯功能；连接状态的自动显示；动态图的单图显示；动态图的循环显示和循环时间间隔设置等，方便了用户。

数据查询与报表打印是在网络环境下进行的，它查询的是服务器端的数据库，该软件能够在集团公司及各矿终端通用。可以查询到实时数据、趋势数据，特殊数据。系统对历史曲线动态具有放大与缩小功能，对历史曲线能查询分析。另外，可查询传感器的安装位置、当前瓦斯浓度值。当传感器超限时，系统自动闪烁报警，同时对报警次数有累计功能。该系统具有所见所得的多页打印功能，可打印5 min单点日报、24h日报、班报表、综合日报。

3 结论

该系统最大的特点是通过先进技术把4种不同厂家生产的监测系统联成网络，在集团公司领导及有关专业部门的办公室可以随时随地监督各矿的生产情况，一旦发现问题，就能采取行之有效的管理措施，为领导决策提供了准确信息，达到了实时监督和监管的效果。

系统采用先进的互联网技术、先进的光纤通讯技术及先进的服务器配置，为将来系统扩展提供了支持。