煤矿安全监控综合管理系统的研究与设计.pdf

重庆大学 硕士学位论文 煤矿安全监控综合管理系统的研究与设计 姓名雍俊鸿 申请学位级别硕士 专业软件工程 指导教师张毅;甘华 20091201 重庆人学硕十学位论文中文摘要 摘要 我国是世界第一产煤大国，煤炭产量占全世界的3 7 ％。煤炭行业我国重要的 基础能源产业，在能源工业和国民经济中占有重要地位，有“工业粮食”之称。在我 国的能源需求结构中，煤炭占一次能源生产和消费总量的比例分别为7 6 ％和6 9 ％。 在未来较长时期内，我国仍将是以煤为主的能源结构。由于我国的煤炭工业大都 停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，不断发生煤矿安全事故，严重 威胁人民群众的生命和财产安全。煤矿隐患除瓦斯煤尘外，还有超能力生产和井 下人员超员，为此，国家安全管理部门加快了煤矿安全管理信息化的步伐，要求 各煤矿需建设瓦斯监测监控管理系统、井下人员定位系统、煤炭产量监控系统。 一’ 本文结合贵州省开阳县煤炭管理局的煤矿安全管理工作要求，设计了集瓦斯 监测监控系统、井下人员定位系统、煤炭产量监控系统于一体的煤矿安全监控综 合管理系统，实现对井下瓦斯煤尘、井人工作人员活动和煤炭产量信息的实时监 测监控。本文通过对整个系统的全局分析，设计出系统的整体结构及安全方案， 并分别对各个子系统进行需求分析及功能的设计、实现。 通过对系统的分析，提出了B ／S 与C ／S 相结合的系统体系结构。在B ／S 结构 下，煤矿及县级各监管部门通过网络浏览器访问系统数据服务器，对煤矿即将发 生的安全隐患或异常能够一览无余，掌握煤矿安全整体发展走势，提供决策、决 议的依据。在C ／S 结构下，煤矿工程技术人员可通过对本地煤矿井下瓦斯及工作 人员的监测监控情况采取相应措施。数据传输网络采用光纤通信或G P R S 无线通 信方式，有条件的煤矿采用光纤通信方式，地理位置偏僻，不能建设光纤的煤矿 采用G P R S 无线通信方式。并采用V P N 的服务方式，实现了在公网上传输私有数 据，既能减轻煤矿和政府管理部门的远程访问费用，也可保证数据传输的稳定性、 准备性和安全性。G I S 采用最先进的W 曲G I S 技术，利用G I S 将监测数据在空间信 息中进行的形象表达和展现。分别对各个子系统进行需求分析后，进行了功能的 设计及开发。通过煤矿安全监控综合信息管理系统平台实现对三大系统的信息集 成，解决了数据采集问题，使各种信息都能在系统共享使用。 本系统可提高煤矿及政府监管部门对重大灾害的预警防范能力，对防止煤矿 超强度、超能力、超定员生产，遏制重特大事故的发生，保证抢险救灾、安全救 护的高效运作具有十分重要的意义，是“以信息化带动工业化“ 的具体体现。 关键词煤矿安全，监控，C ／S ，B ／S ，W e b G I S A B S T R A C T C h i n ai st h ef i r s tc o a lp o w e ri nt h ew o r l d ，c o a lp r o d u c t i o n s o c i a l f i x e d a s s e t a c c o u n t e df o r3 7 ％o ft h ew o r l d ．T h ec o a li n d u s t r yi nt h ee n e r g yi n d u s t r y , b a s e do nt h e e n e r g yi n d u s t r ya n dn a t i o n a le c o n o m y ，o c c u p i e sa ni m p o r t a n tp o s i t i o ni nt h ei n d u s t r y ．I n C h i n a ’s e n e r g yd e m a n ds t r u c t u r e ，c o a le n e r g yp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o no ft h e p r o p o r t i o no ft h et o t a li s7 6 ％a n d6 9 ％．F o ral o n gp e r i o di nt h ef u t u r e ，C h i n aw i l ls t i l l b eb a s e do nc o a l e n e r g ys t r u c t u r e ．B e c a u s eo f0 1 1 1 “ c o u n t r y ’Sc o a li n d u s t r ya l em o s t l y s t a y i ne x p l o i t a t i o n ，p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y , l o wl e v e lo fs e c u r i t yh i d d e nd a n g e r h a p p e n i n g ，c o a lm i n es a f e t ya c c i d e n t s ，s e r i o u st h r e a tt op e o p l e ’Sl i f ea n dp r o p e r t y s e c u r i t y ．H i d d e ni nt h eg a sa c c u m u l a t i o no fc o a l ，p o w e rp r o d u c t i o na n dm i n e r s ． t h e r e f o r e ，n a t i o n a ls e c u r i t ys u r c h a g em a n a g e m e n td e p a r t m e n tq u i c k e n e dt h ep a c eo f c o a lm i n e s a f e t ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o n ，t ot h ec o a l g a s m o n i t o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h es y s t e mo fc o a lm i n e ，t h ep r o d u c t i o nm o n i t o r i n g s y s t e m ． B a s e do nt h es a f e t ym a n a g e m e n tr e q u i r e m e n t so ft h ea d m i n i s t r a t i o no ft h eC O a l m i n ei nK a i Y a n gG u i Z h o up r o v i n c e ，w ed e s i g nas e to ft h eg a sm o n i t o r i n gs y s t e m ，t h e s y s t e mo ft h em i n ep e r s o n n e li nc o a l p r o d u c t i o np o s i t i o n i n ga n dt h ei n t e g r a t e d m o n i t o r i n gs y s t e mf o rc o a lm i n es a f e t ym o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h e r e a l i z a t i o no fu n d e r g r o u n dg a sa c c u m u l a t i o na n d p e o p l ew o r k i n gp e r s o n n e la c t i v i t i e s a n dc o a lo u t p u ti n f o r m a t i o no fr e a l t i m e m o n i t o r i n g ．B a s e do nt h ea n a l y s i so ft h e o v e r a l ls y s t e md e s i g ns y s t e m ，t h eo v e r a l ls t r u c t u r ea n dt h es a f e t yo fp r o j e c t ，a n dv a r i o u s s u b s y s t e m sr e s p e c t i v e l yd e m a n da n a l y s i sa n df u n c t i o no fd e s i g na n dr e a l i z a t i o n ． W e p u t sf o r w a r dt h eB ／Sc o m b i n e dw i t hC ／Sa r c h i t e c t u r et h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h es y s t e m ．I nt h eB ／Ss t r u c t u r e ，c o a la n dc o u n t ys u p e r i n t e n d sab r a n c ht h r o u g ht h ew e b b r o w s e rv i s i ts y s t e md a t as e r v e r s ，c o a li Ss a f eh i d d e nt r o u b l eo ra b n o r m a lc a nt a k ei n e v e r y t h i n gi nag l a n c e ，g r a s pt h ew h o l et r e n do fc o a lm i n es a f e t y , a n dp r o v i d ed e c i s i o n ， t h er e s o l u t i o n ．I nC ／Ss t r u c t u r e ，m i n ee n g i n e e r i n ga n dt e c h n i c a lp e r s o n n e lo ft h e1 0 c a l c o l l i e r y , g a sa n ds t a f fm o n i t o r i n gs i t u a t i o na d o p t c o r r e s p o n d i n gm e a s u r e s ．D a t a t r a n s m i s s i o nn e t w o r k u s i n go p t i c a l f i b e rc o m m u n i c a t i o no r G P R Sw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o nm o d e ，c o n d i t i o n a lc o a l u s i n go p t i c a lf i b e rc o m m u n i c a t i o n ，r e m o t e l o c a t i o n ，c o n s t r u c t i o no fc o a lm i n e sb yf i b e rC a nu s eG P R Sw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n ． A n dt h ew a yo fs e r v i c e ，V P Ni np r i v a t ed a t ao n p u b l i cn e t w o r kt r a n s m i s s i o n ．w h i c hc a n 重庆人学硕十学位论文 英文摘要 r e d u c et h ec o a la n dg o v e m m e n ta d m i n i s t r a t i o nd e p a r t m e n t so fr e m o t ea c c e s sf e e s ，a l s o C a l lg u a r a n t e et h es t a b i l i t yo ft h ed a t at r a n s m i s s i o n ，r e p a i r i n ga n ds a f e t y ．A d o p t i n gt h e m o s ta d v a n c e dG I St e c h n o l o g y , u s i n gG I SW e b G I S m o n i t o r i n g d a t ai n s p a c e i n f o r m a t i o nw i l lb et h ei m a g ee x p r e s s i o na n ds h o w ．E a c hs u b s y s t e mo fr e q u i r e m e n t a n a l y s i s ，t h ef u n c t i o no ft h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n t ．T h r o u g ht h ec o a lm i n es a f e t y m o n i t o r i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mt or e a l i z et h es y s t e mp l a t f o r mt h r e e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n ，s o l v et h ep r o b l e m so fd a t ac o l l e c t i o n ，i n f o r m a t i o ns h a r i n g s y s t e mC a nb eu s e di n ． T h i ss y s t e mC a ni m p r o v ec o a la n dg o v e r n m e n tr e g u l a t o r st od i s a s t e r sw a r n i n g a g a i n s ta b i l i t y , t op r e v e n tc o a le x t r as t r o n ga b i l i t i e s ，g r e a tp r o d u c t i o na c c i d e n t sa n d e n s u r es a f e t y , e m e r g e n c yr e s c u ea n dr e l i e fw o r ke f f i c i e n th a st h ee x t r e m e l yv i t a l s i g n i f i c a n c e ．a n de n b o d i e s ”i n f o r m a t i o n i z a t i o nt op r o m o t ei n d u s t r i a l i z a t i o n ” K e y w o r d s C o a lM i n eS e c u r i t y , M o n i t o r e d ，C ／S ，B ／S ，W e b G I S 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的工歪麴士学位论文堪芷塞全堕控绫金筻堡丕统丝送让生 翅。是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除 了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的 研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 导师签名 獭岛签字日期汐卵，t l 沁 ， 苡J ．签字日期上叩。，，．劫 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程 以 下简称“章程” ，愿意将本人的一士学位论文 提交中国学术期刊 光盘版 电子杂志社 C N K I 在中国博士学位论文全文数 据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文 数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论 文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入C N K I 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联 网上传播，同意按“章程’’规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大 学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内 容。 作者签名诹廖导师签名 备注；审核通过的涉密论文不得签署“授权书“ ，须填写以下内容 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一E I 。 说明本声明及授权书￡逝装订在提交的学位论文最后一页。 重庆人学硕十学何论文1 绪论 l绪论 1 ．1 课题的背景与意义 我国煤炭产量占世界的3 7 ％，是世界第一产煤大国。煤炭在我国能源需求结 构中，分别占一次能源生产和消费总量的7 6 ％和6 9 ％。煤炭工业是我国国民经济 的主要基础产业，煤炭工业的可持续发展直接关系着全面建设小康社会目标的实 现和国家能源的安全【1 1 。作为国家能源系统重要组成部分的煤矿开采，其R 常稳定、 运行安全影响着国民生产、生活的正常运转，是国计民生的大事。随着我国经济 的不断发展，煤炭需求量越来越大，加上煤炭生产环境恶劣且生产场所不断变化， 我国煤矿近年来重特大事故时有发生，安全生产形势十分严峻。尤其是瓦斯煤尘 爆炸、煤与瓦斯突出等重特大事故频繁发生，不仅造成了巨大的经济损失且严重 威胁井下作业人员的生命安全【2 J 。目前，我国煤矿普遍存在井下监控数据利用率不 足，仅能显示当前状态，不能保存长期历史数据【3 l 等情况。信息的快速、实时收集 对于煤矿安全监管部门来说非常重要，而煤矿安全监控手段的落后，致使煤矿企 业和监管部门不能及时了解生产及安全状况，更谈不上对井下监测信息的分析、 事故预测和报警。应用信息技术提高数据处理度、共享度，从而加强和改进煤矿 安全生产工作、推广煤矿行业信息技术应用已刻不容缓【4 】。信息化是解决许多行业 目前面I 临的由传统行业向现代行业转变的必经之路，煤炭行业尤其是传统行业， 它的现代化转变也为信息产业改造传统产业提供了新的发展机遇。 煤矿安全是安全生产工作的重中之重【5 1 。安全科技是推动安全生产的动力，是 实现安全发展的技术保障和重要基础。实施科技兴煤、科技兴安战略，建立煤矿 安全生产长效机制，实现煤矿本质安全，确保煤矿安全生产形势逐步稳定好转， 是我国煤矿安全生产工作的必由之路。做好矿井安全管理工作，建设煤矿安全监 控系统是实现煤矿安全生产状况根本好转的关键一环，这也是国家安全生产监督 管理总局当前部署的重点工作之一，是国家实现以信息化带动工业化的战略目标 的需要【6 】。煤矿隐患除了瓦斯煤尘，还有超能力生产和井下人员超员，超出能力的 生产会引发各种事故，井下人员超员会造成事故损失的上升。因此，国家安全生 产监督管理总局要求煤矿建设瓦斯监测监控管理系统的同时，也要求建设能监控 下井人员人数、记录考勤、帮助事故后及时定点搜救的井下人员管理系统，可以 防止煤矿超能力生产和偷税漏税的煤炭产量监控系统。瓦斯监测监控系统、井下 人员定位系统、煤炭产量监控系统三大系统的实施将实现煤矿企业及安全监管部 门对井下瓦斯煤尘、井人工作人员活动和煤炭产量信号的实时监测监控。同时还 要实现监测监控信号的多级联网，即信号在矿区内可监测，然后信息通过网络联 重庆人学硕十学位论文1 绪论 网到县一级的主管部门，再从县一级主管部门将监测信号联网传输剑市、省级以 上主管部门。煤矿、县级主管部门或市省级以上主管部门可同时对瓦斯、井下工 作人员等情况进行监测，以保证没有瞒报和漏看的情况出现。 保证矿井的安全生产是煤炭企业的重中之重，安全监控是实现矿井安全生产 预防事故的主要措施之一，也是现代化矿井管理的重要技术措施【7 】。本课题结合贵 州省贵阳市开阳县煤炭管理局在新形势下对煤矿安全生产的需求，针对所管煤矿 企业安全生产的监管问题提出煤矿安全监控综合管理系统，集瓦斯监测系统、井 下人员定位系统、煤炭产量监控系统于一体。使用三层W e b 应用框架的B ／S 结构 与C ／S 结构相结合，构建了分布式浏览器／W e b 服务器／数据库服务器三层信息发布 系统，将煤矿井下各类检测、监控系统的安全生产信息通过T C P ／I P 协议整合到数 据库服务器中。通过对井下环境参数的分析，为事故发生的可能性提供数据资料， 以便对将要发生的事故采取防范措施并及时给予报警，自动实现断电，以避免事 故的扩大化№J 。 煤炭企业的信息化由两个模块构成，一个是安全生产信息化，另一个是监管 信息化。由于煤炭行业的特殊性，安全生产具有十分重要的意义。通过信息化渠 道，煤矿和地方监管部门能够真实地看到安全生产状况，以便及时地制定政策， 使煤矿开发合理化、安全化、透明化[ 9 1 。提高煤矿企业自动化、数字化、信息化、 网络化的应用程度，能够合理开发与利用有限煤炭资源，用立体的概念建立现代 化矿井，推进我国煤炭企业的改革与进步。 1 ．2 煤矿监控系统的现状与发展 1 ．2 ．1 国外概况 从六十年代初期开始，国外就己经对环境参数进行了研究。早期的监测系统 是为井下某一生产环节或监测目的而设计的，系统容量不大。七十年代随着小型、 微型计算机的出现，加上新的数据传输和处理技术在煤矿监测系统中的应用，德 国、美国、英国的监测系统取得了很大的进展。近年来各国的监测系统己逐渐从 单独的生产监测安全监控转变为一个综合性的系统，英国、美国、德国、日本等 国都在不同范围和程度上有所发展和应用。英国现己拥有适应煤矿各种生产、安 全环境监测和控制的一套标准的地面硬件和软件，并采取一系统安全措施，2 0 世 纪9 0 年代以来，煤矿事故己经很少发生。英国的煤矿安全发展对世界许多国家的 煤矿健康发展起到了积极作用【l ⋯。2 0 世纪8 0 年代末，特别是9 0 年代后，美国煤 矿采用高科技，使煤炭产量大幅增长，劳动生产率成倍提高，安全状况大为改善。 美国煤矿生产死亡人数少，虽然在一定程度上得益于优越的开采条件，但先进的 经营管理水平，较高的工人安全意识，是保障美国煤矿状况的先决条件【l 。日本 2 重庆人学硕十学位论文1 绪论 为进一步解决煤矿安全生产自动控制问题，正在进行新的监控技术和智能监控仪 器设备及专家监控系统的研究与开发。西德是发展煤矿监控技术较早的国家之一， 有许多自动化设备在井下得到应用，煤矿自动化水平较高，技术上采用先进的煤 矿安全实时监控系统，井下通过各种高级传感器取得现场各种数据，利用数码摄 像头将采掘现场的实时画面通过网络传到总控制室，并以各种形式显示。利用现 代化手段使指挥中心与现场保持密切联系，任何事故的苗头都可以在监控中心找 到并进行相应的处理【l2 1 。波兰、法国目前用于瓦斯监控的系统有C M M 2 0 型、C M C ．1 型、C T T 6 3 1 4 0 V P 等几种，除能检测瓦斯外，还可集中监控一氧化碳、温度、压 力等。这些国家的矿井监测系统技术水平虽然各不相同，但在预防恶性爆炸事故 中，都发挥了极其重要的作用。 1 ．2 ．2 国内概况 我国煤矿监测监控技术的开发和应用起步于8 0 年代，是以自力更生方针为起 点，在引进、吸收、消化国外先进的煤矿监控技术的基础上，逐步发展起来。我 国自行设计的第一套煤矿监控系统是煤炭科学院常州自动化研究所研制的K J l 系 统【l 引。2 0 世纪8 0 年代初，我国先后从英国、美国、德国和法国等国家引进了一批 安全监控系统 如M I N O S 、T F 2 0 0 和D A N 6 4 0 0 等 ，装备了部分煤矿。在引进的 同时，结合我国煤矿的实际情况，先后研制出K J 2 、K J 4 、K J l 0 、l U l 9 、K J 3 8 、 A ．1 、Z K Y - 1 等监控系统并通过了鉴定。但当时相当一部分监控系统技术水平低、 功能和扩展性能差，随着电子技术及计算机软硬件技术的迅猛发展，国家对煤矿 企业安全生产的要求不断提高，加上企业自身发展需要，国内各主要科研单位和 生产厂家又相继推出了K J 9 0 L 14 1 、K J 9 2 t 1 5 1 、K J 9 5 1 16 1 、K J l 0 1 、K J 2 0 0 0 1 1 7 1 等监控系统， 以及M S N M 、W 曲G I S 等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。据不完全 统计，目前生产煤矿安全监测系统的厂家有2 0 多个，生产的监测系统型号不下3 0 种，有3 5 0 多个大型煤矿装备了完整的煤矿监测监控系统，其中有9 0 ％以上是国 内厂家所生产。 由于国家在煤矿信息技术应用上投入不足和煤矿的长期粗放经营，适用于煤 矿井下的电子信息产品、信息技术、信息系统的研发及产业化水平非常落后。目 前煤矿行业安全生产软硬件研发和服务保障系统相对滞后，研发力量薄弱，适合 煤矿行业特点和需求的软硬件及电子专业设备、仪器目前仍比较缺乏，有关生产、 管理的自动化与信息化水平相对较低，难以满足煤矿安全生产的需求和技术升级 的需要【l8 1 。煤矿井下安全生产技术保障的薄弱，在一定程度上制约了我国煤矿的 安全生产工作。 目前我国煤矿安全生产监控系统未有效的利用网络来进行系统集成，不同的 煤矿采用不同的安全监控系统，分别采取不同传输协议和接口标准，七国八制不 重庆人学硕十学位论文l 绪论 成系统，功能不统一9 1 。我国的煤矿生产企业在信息化发展的道路上始终没有统 一的标准，还没有真J 下的实现信息化、网络化。随着安全生产的更高要求，系统 的联网是必须的，可通过通信、网络技术实现辖区煤矿监控系统的集中监测，形 成煤矿安全预警体系，为行业监管和执法部门提供应用支撑平刽2 0 】。为适应煤矿 当前的迫切需要，须尽快建立综合化、网络化的煤矿安全生产监测监测信息系统。 本课题提出B ／S 架构与C ／S 架构相结合的煤矿安全监控综合管理系统，将矿井下 的底层数据通过数据库服务器以及网络服务器传输到客户端浏览器上，与上层的 综合信息管理平台集成，形成功能强大的网络化系统，从而提高工作效率和管理 水平【2 1 1 。 1 ．2 ．3 煤矿监控系统的发展 煤矿监控系纠2 2 】【2 3 】主要经历了四个阶段。分别为单一参数监控系统，多参数 单方面 如环境监控系统、生产监控系统等 监控系统，综合监控系统，远程 监控。 ①单一参数监控系统 通过信息技术对煤矿井下危险源进行实时监测监控和预警，是煤矿最早关注 的项目。随着计算机技术、通信技术、微电子的飞速发展，自上世纪6 0 年代初期 开始，发达国家开始研制矿井监控系统。我国从1 9 8 2 年开始引进英、美、德等国 的煤矿监控系统，先后装备了十几个矿井。1 9 8 3 年，自主研究煤矿环境监测系统 列入了国家的“六五“ 攻关项目。由于瓦斯是煤矿灾害之首，因此当时开发的煤 矿监测系统主要以监测井下瓦斯及通风情况为主，后来在这些系统的基础上，又 开发了顶板压力监测系统、均压灭火系统等针对专门灾害对象的系统，这些系统 的应用，为煤矿安全生产发挥了重要作用1 2 4 J 。 单一瓦斯监控系统由于监测单一、监测容量小、传输距离近 1 K M ，必须使用 调制解凋技术从井下传到地面 、电缆用量大，系统性能价格比低等因素，无法满 足不断发展的煤矿采掘机械化要求。 ②多参数单一方面监控系统 随着传感器技术及信息技术的迅速发展和在煤矿的应用，矿井监控系统【2 5 】由 单一参数监控发展为多参数单方面监控系统。如环境安全监控系统主要监测甲烷 浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、 风压湿度、温度、馈电状态、J x l l - J 状态、局部通风机开停、主通风机开停等环境 参数。而生产安全监控系统如排水监控系统主要监测水仓水位、水泵开停、阀门 状态、压力等，并实现阀门的开关、水泵开停等控制。 多参数单方面监控系统解决了机械化采掘的急需，但还存在通用性差、性能 价格比低等问题，难以满足硬件通用、软件组态、现场总线与多媒体发展的要求。 4 重庆人学硕十学位论文1 绪论 ③综合监控系统 矿井综合监控系统是为满足硬件通用、软件组态、现场总线与多媒体发展的 要求而产生的，此系统通过环型以态网络和现场总线技术【2 6 1 及智能传感器、智能 分站构成，是一个多参数、多功能系统，它既可以实现矿井各类环境参数及生产 工矿参数的实时监测与控制，又可以实现某些或某个单方面的实时监控。 ④远程监控系统 近几年来，国家和社会对煤矿安全生产极为重视，国家成立了专门的煤矿安 全监管机构，但我国煤矿数量众多 达2 ．3 力．个 ，分布广泛，靠有限的人力对众 多矿井实行有效的监管非常困难。因此如何应用现代信息技术提高对煤矿监察监 管的效率，引起了煤矿安全监管部门的重视。最近几年，煤矿安全监管机构推动 了各矿监控系统联网的工作，将各矿的关键监测参数传送到地方煤矿安全监管部 门，监管人员可以实时地查看各矿的监测数据，一再通过其他必要的人工检查、核 查，就能较全面的掌握各矿安全生产情况，提高了安全监管工作的有效性和效率。 但是，目前市场上应用的煤矿安全监控系统大部分只是对矿井环境参数进行 监测，随着煤矿安全生产发展的需要以及安全监管部门对监控系统要求的提高， 须建立综合性的安全监控系统，以能对影响矿井安全生产的各类信息进行集中监 控。为此，结合贵州省开阳县煤炭管理局煤矿安全监控系统的建设要求，本文提 出建立煤矿安全监控综合管理系统。 1 ．3 论文的主要内容 在国内外已有的煤矿安全监控系统研究的基础上，针对我国煤矿安全生产的 现状及我国煤矿企业信息化发展的趋势，本文综合运用现代软件工程设计方法学、 计算机及信息网络技术提出基于县级监控的煤矿安全监控综合管理系统，该系统 集瓦斯监测监控系统、井下人员定位系统和煤炭产量监控系统于一体，采用系统 工程的思想，完成了系统的分析、设计及实现工作。在对系统进行需求分析的基 础上，采用B ／S 结构与C ／S 结构相混合的模式进行系统总体设计，对县级监控中 心、煤矿端的各个子系统的结构框架和功能作分析及设计，为煤矿瓦斯监控、井 下人员定位、煤炭产量监控三大系统集成进行综合性的监测监控提出了一种思路。 本课题以开阳县对辖区煤矿的监控为主，在县煤炭局设置监控中心，煤矿端 将收集到的监测信息通过光纤或无线G P R S 传输至监控中心综合信息管理平台， 监控中心能够实时了解各个煤矿井下甲烷、一氧化碳、风速、温度、风门开关、 设备开停、井下人员分布、煤炭产量的情况，一旦出现异常不仅能及时进行报警， 还可根据监测到的各种生产信息进行分析判断，对煤矿终端下达或者直接执行监 管指令，采取针对性措施进行处理。这样有利于对管辖区域内各煤矿进行集中统 重庆人学硕十学位论文1 绪论 一管理、有效监督，防范事故发生。 1 ．4 论文的主要工作 本课题提出的“煤矿安全监管综合管理系统”参照煤矿安全监控系统通用 技术要求 A Q 6 2 0 1 - - 2 0 0 6 中的要求进行设计与实现，主要进行了以下几个方 面的工作 ①通过对目前国内外存在的煤矿安全监控系统的分析，提出煤矿安全监控综 合管理系统。 ②煤矿安全监控综合管理系统的关键技术分析和研究。通过对B ／S 模式与C ／S 模式的比较，提出B ／S 与C ／S 模式相混合的系统体系结构。 ③设计系统总体软件方案，根据系统的结构搭建，对系统的安全性进行研究 及设计。 一一．． ．． ④对煤矿安全监控综合管理系统各个子系统进行需求分析和功能设计，开发 功能模块，设计并实现煤矿安全监控综合管理系统。 1 ．5 论文的结构 第1 章，主要介绍课题的研究背景、意义以及煤矿安全监控系统在国内外的 研究状况及发展的情况，最后讲述了论文的研究内容及结构安排。 第2 章，介绍煤矿安全监控系统应用的关键技术，对B ／S 模式与C ／S 模式进 行分析，比较优缺点，确定使用B ／S 与C ／S 相结合的体系结构来构建煤矿安全监 控综合管理系统。介绍分析数据传输方式、V P N 技术及W e b G I S 地理信息技术。 第3 章，进行系统的总体设计，按照煤矿安全监控综合管理系统的性能需求 设计了系统基于B ／S 与C ／S 混合模式的总体硬件网络架构，确定系统总体方案， 对系统的安全性进行研究及设计。 第4 章，进行系统的设计与实现。对煤矿安全监控综合管理系统进行需求分 析，设计了系统总体的软件架构，设计各个子系统的功能并对主要功能进行实现。 第5 章，结论及展望。 1 ．6 本章小结 本章首先对课题的背景及意义进行了介绍，指出建设煤矿安全监控系统的重 要性。阐述了国内外的研究现状和趋势，根据发展的方向和对煤矿安全的具体要 求提出了集瓦斯监测监控系统、井下人员定位系统和煤炭产量监测系统于一体的 煤矿安全监控综合管理系统。本章的最后列出了论文的主要内容、主要工作和章 节安排。 6 重庆人学硕十学侮论文2 煤矿安全监控综合管理系统的关键技术 2 煤矿安全监控综合管理系统的关键技术 2 ．1 系统体系结构模式 2 ．1 ．1C ／S 结构 C ／S C l i e n t ／S e r v e r ，即客户／H I 务器 结构是九十年代管理信息系统 M I S q b 较为 先进的技术，C ／S 应用系统基本运行关系体现为“请求／n i j J 应”的应答模式f 27 1 。传 统的管理信息系统基于C ／S 结构 又称C ／S 模式 ，是软件系统体系结构的一种。 每当用户要访问服务器时就由客户端发出“请求“ ，服务器接受“请求”，并“响 应”，然后执行相应的服务，把执行结果送回给客户机，由它进一步处理后再提交 给用户【2 8 1 。 C ／S 结构是采用分布式数据库管理系统的基础，简单来说就是基于企业内部网 络的应用系统，该模式把数据处理任务分别在客户端和数据库服务器上进行，客 户端与数据库完全分开，在客户端上运行大部分服务，每一个客户端都存在着数 据引擎，并且每个客户端与数据库服务器建立独立的数据库连接。客户端运行应 用程序，完成屏幕交互及输入输出等前台任务，服务器则运行数据库管理系统， 完成大量的数据处理及存储管理等后台任务。客户端访问数据库服务器时，用户 的数据操作要求转化为S Q L 语言去执行具体的操作，再将结果返回客户端。C ／S 结构的应用系统不依赖企业外网环境，即无论企业是否能上网，都不影响其应用。 典型的C ／S 结构应用系统网络结构如图2 ．1 所示 图2 ．1 两层c ／s 结构体系图 F i g2 ．1T h et w o - t i e rC ／Ss t r u c t u r ea n ds y s t e md i a g r a m 基于C ／S 结构体系的数据库应用系统的优势是开发周期较短，能够适应大部