煤礦機電自動化監控平臺設計研究

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摘要：針對煤礦企業目前存在的問題，在深入調研與分析的基礎上，本文給出煤礦機電自動化監控平臺的解決方案。主要研究的是利用Web集成技術，將煤礦設備實時參數與各類生產信息，歷史數據等相關數據進行處理，達到綜合管理目的。通過設計Web服務器端的相關功能與實現方法，根據煤礦企業現況提出系統運行方案。

關鍵詞：煤礦機電，自動化，監控平臺

1概述

當前，全國煤礦企業的集成監測正走向一個新的高度。其中最明顯的特點就是煤礦企業對信息化的概念與內涵有了更為全面的認識，企業內部信息與資源一體化的趨勢日漸明顯：不僅體現在整體監測、生產管理等集成的實施步驟上，還體現在優化集成企業內部的資源，包括硬件設備與監測軟件的結合、監控體系與決策體系的結合、監測軟件與其他軟件之間的集成等。煤礦機電自動化監控平臺的目標是將煤礦底層生產車間，包括井下作業、瓦斯和給排水等安全檢測信息與各類生產設備的設備參數實時展示給監控中心與管理層，讓管理者與煤礦領導能夠清楚明確的了解礦上設備的生產狀況，及時對礦上生產設備的啟動與停產做出決策，減少重大事故發生的可能性。本文主要研究的是利用Web集成技術將煤礦設備實時參數與各類生產信息，以及設備在階段性生產過程中的歷史數據以Web的方式在網上，并通過系統的規則庫，對設備實時狀態、歷史數據等的相關數據進行處理，達到故障設備報警的目的，使管理部門和領導能夠有效的對礦上生產進行調度，實現礦上的安全經濟生產，為管理層提供科學、準確的決策依據，提升企業的競爭力，提高煤礦企業安全運作能力。

2系統性能設計目標

本系統的實時監測方案是通過讀取實時數據并顯示，而歷史數據的查詢則是通過與數據庫交互完成，實時數據在失去時效性后會通過一定的處理規則進行處理，存入系統的后臺數據庫。當管理者或用戶通過Web進行歷史報表或曲線查詢時，系統通過調用數據庫內的歷史數據完成相關功能。針對煤礦機電設備的實際情況，系統的性能要求如下：2.1數據的精確性。Web集成系統的數據均來自基層設備與井下傳感器，數據的精確性在系統中顯得尤為重要，數據的確切與否直接關系到實時信息的顯示是否有誤，甚至報警信息是否正確。除此之外，在采集數據的同時也不能錯誤修改井下設備與測點的標準參數，否則可能會引發重大事故。這就要求系統在采集各類井下參數時的方法與傳輸協議就顯得尤為重要，采集方式也應采用單向采集的方法，確保在獲取數據時不會修改現場設備中的數據。2.2數據的實時性。Web集成系統具有實時展示設備運行狀態與井下生產參數的能力，系統必須具備在規定時間段內對數據有較高的處理能力，這就對底層數據采集后的預處理、存儲等功能有較高要求，同時對服務器端的數據傳輸與處理能力也是一個考驗。由于實時性的要求，本系統的響應時間一般不能超過5秒，這需要在程序代碼編寫與服務器搭建時更為合理。2.3數據的安全性。煤礦生產的數據一般為企業的內部機密，數據安全性是重中之重，用戶的權限應能限制用戶修改系統運行參數，而不同權限的用戶所能訪問的數據內容也不應相同，一般僅為管理員才具有修改系統參數的權限。

3系統整體設計

3.1整體設計。本系統主要完成兩方面工作：一是完成煤礦井下生產設備與各類測點的實時監測和報警，通過監控中心的大屏幕展示給管理人員；另一方面是對存入數據庫的歷史數據進行處理匯總，形成一段時間內的各類設備報表與曲線，為設備管理人員提供設備運轉信息，這兩類功能都能夠通過Web網站的形式在網上，供遠程用戶查詢。系統的主要硬件包括各類參數傳感器、底層設備PLC、底層設備監測站、監控中心主機與備用機組、Web服務器機組與客戶端瀏覽器等組成。系統的硬件結構設計如圖1所示。3.2數據庫設計。根據上述設計思想，結合礦上實際生產情況，所需要的數據庫表較多，表1列出了各主要數據庫表的類型、表名與用途。表1系統數據庫表本系統使用數據庫連接池技術來處理頻繁連接與出錯響應的問題，連接池可以在內存中預先建立數個與數據庫的連接，系統需要操作數據庫時便使用內存中連接，在使用完畢后歸還到內存中。數據庫連接池的基本思想是當應用程序需要與數據庫建立連接時，無需新建立連接，只要使用原本就存在于內存中的連接即可，在連接使用完畢后放回內存中，這樣就有效的減少了數據庫連接的建立與斷開次數，存儲于內存中的連接由連接池管理系統管理，開發人員可以通過設置來操作連接池中連接的創建與刪除，以及連接的壽命等?？梢钥闯?，連接池可以提高程序運行效率，同時通過連接池管理機制對內存中的連接進行管理，能夠更好的處理無效連接的問題。

4系統實現要解決的關鍵問題

4.1頁面實時局部刷新。頁面實時模塊是Web集成監測系統的核心，它從底層PLC與基層監控站獲取數據源，通過Web界面向用戶展示所關心的信息，由于本系統是通過網頁向用戶展示，在實際操作中每次數據更新都刷新頁面的方法并不現實，這樣對服務器主機的性能影響非常大，同時造成不必要的刷屏現象，本系統最終決定采用Ajax來定時對網頁內部分區域數據進行刷新。4.2集成系統數據庫訪問。本系統采用ADO.NET技術實現對數據庫服務器的訪問，主要方法有使用DataReader方式與使用DataSet方式從數據庫中檢索數據，檢索出來的數據形成一個只讀只進的數據流，存儲在客戶端的網絡緩沖區內，DataReader對象的read方法可以前進到一下條記錄。在默認情況下，每執行一次Read方法只會在內存中存儲一條記錄系統的開銷非常少，通常在創建DataReader之前必須先創建SQLCommand對象，然后調用該對象的ExecuteReader方法來構造SQLdataReader對象。4.3界面實現。本系統的目標是實現煤礦機電設備信息集成，除了頁面顯示數據的真實性與時效性之外，系統界面也在一定程度上影響管理人員與決策者的操作，一個友好的用戶界面能夠使得管理人員的操作變得更為簡單，降低了誤操作的可能性，同時簡潔高效的界面也能一定程度上增加軟件的經濟效益。

針對煤礦企業目前存在的問題，在深入調研與分析的基礎上，本文給出煤礦機電自動化監控平臺的解決方案，根據企業情況，完善企業內部網絡結構，并針對系統硬件構成復雜的情況設計數據傳輸方案，完成數據庫服務器的設計與優化，設計Web服務器端的相關功能與實現方法，根據煤礦企業現況提出系統運行安全方案。使用C#語言，在.NET框架下實現基于Web的實時監測與歷史數據分析處理功能，并對系統界面進行開發設計。

參考文獻

[1]寧選鳳,蘇昌學.礦山數字化的探討[J].現代礦業,2009:31-32.

[2]韓曉冰,田豐.數字化礦山中安全監測系統應用研究[J].煤礦安全,2009:4-6.

[3]魏清,王飛,梁建林.王莊煤礦數字化礦山綜合管理平臺建設思路[J].煤,2008:37-38.

[4]呂鵬飛,郭軍.我國煤礦數字化礦山發展現狀及關鍵技術探討[J].工礦自動化,2009:16-18.

[5]李白萍,趙安新,盧建軍.數字化礦山體系結構模型[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版),2003:830-831

作者:周凱麗 朱彤 單位:鄭煤集團楊河煤業