基于OPC的矿井提升机监测数据通信系统.pdf

邮局订阅号 8 2 - 9 4 63 6 0 元 / 年 技 术 创 新 数采与监测 P L C技术应用 2 0 0例 您的论文得到两院院士关注 基于 O P C的矿井提升机监测数据通信系统 Mi n eH o i s t sMo n i t o r i n gD a t aC o mmu n i c a t i o nS y s t e m B a s e do nO P C 中国矿业大学 徐州夏战国 张 磊 牛 强 夏士雄 X I AZ H A N G U O Z H A N GL E IN I UQ I A N G X I AS H I X I O N G 摘要针对矿井提升机监测数据远程传输的特点， 在分析了 O P C的通信机制的基础上， 提出了基于 O P C的矿井提升机监测 数据通信系统的设计方法， 高效地解决了现场数据与远程应用程序之间的实时通信问题。应用结果表明， 该系统符合矿井 提升机实际生产运行要求， 具有很好的实用价值。 关键词 矿井提升机， O P C技术， 远程监测， 数据通信 中图分类号 T P 3 0 6文献标识码 A A b s t r a c t A i m i n ga t t h ec o n v e c t i v ec h a r a c t e r i s t i c so f r e m o t em o n i t o r i n gd a t ao f m i n eh o i s t ,a f t e ra n a l y z i n ga t c o m m u n i c a t i o nm e c h a - n i s ma b o u t O P C , p r e s e n t ad e s i g na p p r o a c ho f m o n i t o r i n gd a t ac o m m u n i c a t i o ns y s t e mb a s e do nO P C , i t e f f i c i e n t l ys o l v et or e a l - t i m e c o m m u n i c a t i o n sp r o b l e mb e t w e e nt h ef i e l dd a t aa n dr e m o t ea p p l i c a t i o n s . T h ea p p l i c a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t t h i ss y s t e mi nl i n ew i t ha c - t u a l p r o d u c t i o no p e r a t i o n a l r e q u i r e m e n t so f m i n eh o i s t , a n da l s oh a v eag o o dp r a c t i c a l v a l u e . K e yw o r d s Mi n e H o i s t s , O P CT e c h n o l o g y , R e mo t e Mo n i t o r i n g , D a t aC o mmu n i c a t i o n 文章编号 1 0 0 8 - 0 5 7 0 2 0 0 8 0 4 -1- 0 1 1 7 - 0 3 1引言 提升机是煤矿生产的关键设备之一，被称为“矿井的咽 喉“ 。 提升机监测， 是指在提升机运行过程中或停机过程中， 对提 升机的运行工艺参数， 工况参数， 运行参数进行监测， 并根据这 些参数， 估计出提升设备的运行状态， 对提升设备的早期故障给 出预测。按照监测的实时性、 记录的连续性， 可以把对提升设备 的监测分为离线监测和在线监测。鉴于矿井提升机在煤矿中的 重要作用， 以及传统离线监测方法的固有缺陷， 客观上要求对提 升机进行在线连续监测。 在提升机监测系统方面，国外在提升机监测系统研制方面 的水平较高，如 A B B公司、 S I E M E N S 公司生产的提升机监控系 统， 可以对提升机安全系统、 速度控制系统和制动系统中的大部 分参数进行监测与控制。在国内， 也有不少公司进行这方面的工 作， 如焦作华飞公司、 中国矿业大学等， 主要是在原有提升系统的 基础上进行计算机辅助监测系统改造， 也都取得了不错的效果。 本文引入了具有开放性的网络技术， 恰当地把网络技术与 设备监测技术进行有机结合，实现了矿井提升机的远程监测与 数据通信， 在一定程度上丰富了监测系统原来的概念框架。 2O P C技术及原理 O P C是一种严格意义上的开放的应用程序之间和应用程 序与硬件设备之间数据通信的技术协议， 它采用客户/ 服务器体 系， 基于 D C O M D i s t r i b u t e dC o m p o n e n t O b j e c t M o d e l 技术， 为硬 件厂商和应用软件开发者提供了一套标准的接口。O P C结构先 进、 速度快、 功能强大， 是工业数据通信发展的方向。 O P C的设计目的最重要的是即插即用，也就是采用标准方 式配置硬件和软件接口，使一个设备可以很容易地加入现有系 统并立即投入使用， 不需要复杂的配置， 且不影响现有系统， 系 统中的信息也可以很方便地分散至众多支持 O P C的软件应用 当中， 如维护、 监督、 操作显示和文档管理等应用。 提升机监测系统在不同时期，配置了不同的底层控制系统。 各个控制系统的网络结构不同， 协议互不相同， 导致了它们的数 据格式也不一样而存在的数据格式转换的问题。因此， 必须采用 一种机制， 屏蔽底层具体的控制系统和数据采集的细节， 使平台 得到广泛应用， 而 O P C技术正是解决这一难题的最佳方案。因此 在矿井提升机远程监测系统中，我们最终决定采用 O P C技术来 实现远程数据通信。 3基于 O P C的矿井提升机监测数据 通信系统的设计 基于 O P C的矿井提升机监测数据通信系统的基本原理是 将现场提升机的主要运行参数， 通过网络传输到远端服务器上， 在服务器上对这些运行数据进行再处理，提取反映提升设备运 行状况的特征参数， 从而判断提升设备的运行状态是否良好。 在 数据采集方面， 该系统的硬件结构与一般监测系统本质上一致。 但是， 在数据传输方面， 由于要进行远程数据传输， 必须要考虑 数据量的大小、 网络传输带宽、 网络传输速度以及网络堵塞等问 题， 所以需要注意如何有效的进行远程数据通信。 3 . 1远程数据通信系统结构 由于 O P CS e r v e r 的统一、 开放和易于实现的特性， 在提升机 监测系统的设计中，通信接口全部采用标准的 O P C接口。图 1 中的 O P CS e r v e r 提供标准 O P C接口的 D C O M组件软件，由于 C O M / D C O M提供了进程透明性和位置透明性， O P CS e r v e r 和 O P CC l i e n t 程序可以运行在不同的进程， 不同的机器上， 配置非 夏战国 讲师 基金项目 基金颁发部门 国家自然科学基金委 编号 5 0 6 7 4 0 8 6 项目名称 煤矿安全监测数据解析整合模型研究及应用 中国矿业大学青年基金项目 编号 2 0 0 5 A 0 4 4 名称 基于主题的 We b 信息采集技术研究 1 1 7 -- 邮局订阅号 8 2 - 9 4 63 6 0 元 / 年 技 术 创 新 数采与监测 P L C技术应用 2 0 0例 您的论文得到两院院士关注 图 2数据通信服务端程序 5 结论 本文针对矿井提升机监测数据远程传输的特点，在分析 O P C技术规范的基础上，把网络技术与设备监测技术进行有机 结合， 提出了基于 O P C的矿井提升机监测数据通信的方法。高 效地解决了现场数据与远程应用程序之间的实时通信问题， 为 进一步实现提升机故障诊断提供了安全可靠的实时数据。根据 该系统运行现场的应用结果表明， 本文提出的基于 O P C的矿井 提升机监测数据通信方法符合矿井提升机实际生产运行要求， 具有很好的实用价值。 本文作者创新点 把网络技术与设备监测技术进行有机结 合， 实现了矿井提升机的远程监测与数据通信， 在一定程度上丰 富了监测系统原来的概念框架。 参考文献 [ 1 ] 何凤有, 谭国俊. 矿井直流提升机计算机控制技术[ M ] . 徐州 中国矿业大学出版社, 2 0 0 3 . 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[ 6 ] 李永博, 孙瑜. 当前 D C S 技术的分析与展望[ J ] . 微计算机信 息, 2 0 0 4 , 2 2 7 4 4 - 4 7 . 作者简介夏战国（ 1 9 7 4 - ） ， 男， 河北保定人， 中国矿业大学计算 机学院讲师， 主要从事计算机控制与数据通信方面的研究。 B i o g r a p h y X i aZ h a n g u o 1 9 7 4 - , M a l e ,H e B e i ,C h i n aU n i v e r - s i t yo f M i n i n ga n dT e c h n o l o g y , L e c t u r e r , M a j o r i nC o m p u t e rS c i - e n c ea n dT e c h n o l o g y , R e s e a r c ha r e ai sC o n p u t e rC o n t r o la n d D a t aC o m m u n i c a t i o n . 2 2 1 1 1 6江苏 徐州 中国矿业大学计算机科学与技术学院 夏战国 张磊 牛强 夏士雄 S c h o o lo fC o mp u t e r S c i e n c e T e c h n o l o g y , C U MT . X U Z H O UJ I A N G S U , C H I N A2 2 1 0 0 8 X i aZ h a n g u o Z h a n gL e iN i uQ i a n gX i a S h i x i o n g 通讯地址 2 2 1 1 1 6江苏 徐州 中国矿业大学计算机科学与技 术学院 夏战国 收稿日期 2 0 0 8 . 1 . 5 修稿日期 2 0 0 8 . 3 . 5 上接第 8 5 页 光学子系统可以自己设计开发， 其他器件需要购买。选用 重庆港宇高科技技术开发有限公司的型号为 G Y D - S G 7 2 0 B 1 2 F 2 5 E 2 的 C C D摄像机，自带 G Y D - P C I 1 3 3 S 高速数字图像传输 卡。 其主要的性能参数为 实时隔行扫描 2 5 帧/ 秒 ； 高灰度分辨 1 2 B i t ； 高空间分辨 7 2 0 5 7 3 ； 信噪比 6 0 d B ； 增益调节 1 ～ 1 0 0 倍 ； 暗偏置 2 ～ 2 4 2 L S B ； 电子快门 0 . 1 m s ～ 1 s / 外触发脉冲宽度决 定； 外形尺寸 4 7 m m 5 3 m m 7 4 m m ； 基于以上的硬件， 再配合自己开发的处理软件， 即可完成 冷却机内固定段和一段的温度场的温度信息采集和料层厚度 的测定， 从而对风室风量进行自动控制。 2 . 3实验数据 实验对象为某水泥厂篦冷机现场采集的图像， 如图 5 中 a 、 b 所示。检测温度范围为 9 0 0 ～ 1 4 0 0 ℃， λ 1、 λ2分别选为 0 . 7 8 0 和 0 . 9 2 2 。处理结果如图 c 、 d 所示。由图 d 可以看出， 本文的方 法可以实现熟料温度场检测， 精度达到 1 ℃， 误差小于 1 0 ℃， 同 时依据测温软件分析熟料冷却的效果， 可以此实时检测“ 红河” 等不安全因素， 提高冷却空气的分配情况， 优化冷却方式。 a b c d 图 5 a 原始图像 λ 1 0 . 7 8 μ m ， b 原始图像 λ2 0 . 9 2 μ m , c 温度分 布图, d 温度等温线 3 结论 本文提出了一种基于 C C D比色法测量篦冷机熟料厚度和 温度场的方法， 并在某水泥厂进行实验， 实验结果证明该系统 能够实现预期的效果， 提高了冷却效率， 解决了传统篦冷机单 点测量存在的问题， 为实现自动化控制奠定了基础。 本文作者创新点 提出了一种基于 C C D比色法测量篦冷机 熟料厚度和温度场的方法，实现了对冷却机关键参数温度 和料层厚度的实时掌握。据此能实现对风室风量进行自 动控制。 参考文献 [ 1 ] 苏红雨， 杨华元， 卜翠英， 等， 数字图像处理技术应用于温度 场分布在线测量， [ J ] ， 光电工程， 2 0 0 0 , 2 7 1 6 4 - 6 8 [ 2 ] 张华， 潘际銮， 廖宝剑, 用比色法实时检测焊接温度场的计算 机处理技术[ J ] ， 清华大学学报 自然科学版 1 9 9 7 ， 3 7 1 1 3 0 - 3 4 [ 3 ] 章立新， 王少林， 茅忠明， 等， 水泥回转窑温度检测与图象处 理系统的研究与开发[ J ] ， 仪器仪表学报， 2 0 0 2 ， 2 3 5 7 0 - 7 3 [ 4 ] 李景， 李慧， 自适应配料控制系统在水泥磨料过程中的应用[ J ] 微计算机信息， 2 0 0 6 ， 5 1 5 7 - 5 8 。 作者简介 郝玉芹， 1 9 5 8 出生， 张永珍， 1 9 6 4 出生 女， 汉族， 河北 省唐山市唐山学院， 副教授。 B i o g r a p h y H a oY u q i n 1 9 5 8 - , z h a n gy o n g z h e n 1 9 6 4 ， F e m a l e , ， H a nn a t i o n a l i t y, H e B e i p r o v i n c eT a n g S h a nc i t y , T a n g S h a nc o l l e g e , a s s o c i a t ep r o f e s s o r . （ 唐山学院） 郝玉芹 张永珍 通讯地址 0 6 3 0 0 0河北 河北省唐山市华岩路唐山学院基础 教学部 郝玉芹 收稿日期 2 0 0 8 . 1 . 5 修稿日期 2 0 0 8 . 3 . 5 1 1 9 --