x的煤矿安全生产.pdf

1 2 O 微电子学与计算机 2 0 0 6年第 2 3卷第 1 2期 基于 L i n u x的煤矿安全生产实时监测系统的设计 严冬 松 暨南大学 珠海学院，广东 珠海 5 1 9 0 7 0 摘 要 C A N b u S 是 一种性价比非常高能的能有效 支持 分布式控 制和实时控制 的串行通信总线。据煤矿安全监 控系统实 时通信 要求高的特 点．提 出了一种 基于 L i n u x平 台 C A N b u s的煤 矿安全 生产实 时监 测 系统 ，描述 了 L i n u x下该系统的实现方案和关键技术。 关键词 I A n u x ， 煤矿 安全生产 ， 监测 系统 ， U S B C A N， 系统设计 中图分类号 T P 3 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 7 1 8 0 2 0 0 6 1 2 0 1 2 0 0 3 De s i g n a n d I mp l e me n t a t i o n o f t h e Re a l - t i me M o n i t o r i n g S y s t e m f o r t h e S a f e t y Pr o d u c t i o n Co a l M i n e s o n Li n u x YAN Do n g s o n g Z h u h a i C o l l e g e ， J i n a n U n i v e r s i t y ， Z h u h a i 5 1 9 0 7 0 ， C h i n a Ab s t r a c t C AN- b u s i s a v e r y h i g h c o s t - e ff e c t i v e l y s u p p o t h e d i s t r i b u t e d c o n t r o l a n d r e a l t i me c o n t r o l o f t h e s e ri a l c o mmu n i c a t i o n b u s ． Ac c o r d i n g t o t h e Mi n e S a f e t y Mo n i t o rin g S y s t e m r e q u i r e me n t s o f r e a l t i me c o mmu n i c a t i o n f e a t u res C AN- b u s o n L i n u x p r e s e n t s a r e al t i me mo n i t o ri n g s y s t e m o f p rod u c t i o n s a f e t y i n c o a l mi n e s ．I mp l e me n t a t i o n o f t h e s y s - t e m i s d e s c ri b e d L i n u x a n d k e y t e c h n o l o g i e s ． Ke y wo r d s L i n u x ， S afe t y p rod u c t i o n o f mi n e s ， Mo n i t o rin g s y s t e m， US BC AN， S y s t e m d e s i g n 1 引言 计算机监测监控技术在煤矿行业 的逐步应用 ． 成为保障煤矿安全生产 、提高煤 矿安全 的重要手 段 基于 L i n u x 平 台的煤矿安全生产实时监测监控 系统博采众长 ， 集成 了计算 机网络 、 数据库 、 通信 、 自动控制和 自动检测等多学科领域相关技术、 应用 U S B C A N智能型接 口卡． 能够对煤矿安全生产 中的 环境参数 、 设备开停状态等生产数据和 电量参数进 行监测监控 、 报警和管理。 2 系统功能描述 煤矿安全生产实时监测系统是以计算机网络 为基础 ， 能及时、 可靠 、 安全地实现煤矿生产过程 中 的信息 数字 、 图形 采集 、 存 储 、 传输 、 处理 、 We b信 息发布 ， 以及煤矿安全隐患监控功能。 1 数据安全采集与记录功能 通过 U S B C AN接 口采集数据 ． 并且保证数据传 输 的单向性。系统对采集到的数据采用变值变态记 录方式 。即当测点数值或状态改变时才进行记录。 其优点在 于 一方 面． 当测 点数值保持不变或变化 收稿 日期 2 0 0 5 1 l 一 0 4 范围较小时． 不需要重复记 录这些相 同或基本相同 的数值 ． 变值变态记录就使这些重复的记录减少到 最低程度 另 一方面 。 当测点数值 变化较大 、 较 快 时 ． 又可详细记录每一细节的变化 。 2 数据 的实时显示功能 系统运行过程 中不断读取端 口数据 ． 时间间隔 可在 1 秒 内． 采集机在采集数据 的同时。 在屏幕上 也实时显示采集到的数据。实时数据采用全屏文本 方式显示 ． 报警参 数采用高亮 闪烁显示 ， 重要测点 的报警配以语音提示 3 数据处理功能 系统根据采集数据的记录进行数据处理 ． 包括 计时、 计数 、 线形计算等方法。处理后的数据可在客 户端以多种方式显示 ，可以是实时或历史的数据 ， 也可 以数据形式或曲线形式显示 。 或 自定义页面 动 态显示的页面1 内容 。 4 实时检测功能 系统进行数据处理的同时 ． 实时地监测测点数 据 的变化范围 ．并依据安全规程和设计规范 的要 求 ． 提供 实时报警故障记录和逐级 报警功 能 ， 以保 证管理人员实时掌握故障信息及报警信息 。 维普资讯 2 0 0 6 年第2 3 卷第 1 2 期 微电子学与计算机 l 2 1 5 控制功能 系统管理员可 以通过 网络客户端设定各个测 点的运行参数、 报警范围和控制方式等． 操作方便． 不受距离与地点的限制 6 数据同步与汇总功能 系统 的数据库处理模块可 以将数据写入 到本 地采集机数据库和远程服务器端的汇总数据库中． 远程服务器还有定 期检测采集机 数据库同步 和补 传功能 7 统计查询功能 用户可选择某一时间段 按月 、 日、 时 、 分 内的 任意测点进行查看记录 、 显示曲线 的操作 。 可查看 长至几个月 、 短 到一分钟 的测点变化趋势 ． 并将 处 理 的结果形成文本文件 用 户可同时查看不同时间 段 、 不同测点的曲线 ， 并且可以任意放大 、 缩小和移 位， 以便进行比较和分析。在报表方面， 用户可生成 形式与内容均可 自定义的各类报表 ． 并可将报表导 出为某种格式文件 8 系统 日志管理功能 日志管理包括系统运行记录 、触发事件管理 、 值机员记录和系统的密码设定等 在一定程度上既 保证 了系统安全性 ． 同时也便于查询 。 3 系统结构设计 3 ． 1 系统设计原则 系统设计应满足高可靠性与稳定性 、 使用先进 的 、 成熟 的且可持 续发展 的技术方法 ， 确保数据的 安全， 具体较好 的兼容性 、 可移植性的升级前景 、 具 有 良好的互操作 性 ．有利 于网络 的长期运行和扩 展 。 达到易用 、 实用的 目的。 3 ． 2 系统硬件组成 系统硬件组成如图 1 所示 系统分为 U S B接 口 通讯 、 采集端 、 服务器端和客户端四大模块组成。 图1系统硬件组成部分 I US B CA N C A N u s 是一种具有 国际标准 而且性 能价 格 比又较 高的现场总线 ． 它在 今 自动控制领域的发 展中能发挥重要的作用 。 C A N b u s用于煤矿通讯系 统 当中， 不仪可 以增 强系统的通讯 可靠性 、 延 长系 统 的距离 、 扩充 系统 的节点数 ， 还能增强 系统 的实 时性 。 U S B C A N一 1智能 C A N接 口卡是与 U S B 1 ． 1总 线兼容 的．带有 l路 C AN b u S接 口的智能型接 口 卡。 采用 U S B C AN l接 口卡 ， 计算机可以通过 U S B 总线连接一个标准 C A N 网络 ．构建 现场总线中数 据处理 、 数据采集 、 数据通讯网络的 C A N核心控制 单元 。支持 WI N 9 8 、 WI N 2 0 0 0和 X P等操作 系统 。 U S B C A N 一 1接 口卡具有体积小 、即插 即用等特点 ， 具有很强a ．3 扰 干扰能力 。 大大提高了系统在恶劣环 境中使用的可靠性 2 L i n u x采集机 嵌 人式主机或其他工业级小 系统主机 ．内含 U S B接 口函数 即 U S B的驱动 和实时数据库 。 功能 是根据 客户端用 户设 置的现场定义参数 自动生成 对应的实时数据库格式 ． 采集程序通过调用 U S B接 口函数接收数据和发送数据． 同时将接收的数据传 输到服务器汇总数据库。 3 L i n u x服务器 标准服务器 ， 内含汇总数据库 实时数据库 ． 历 史数 据库 ， 报警记 录等 及应 用程序 现场设 备 管 理 。 L i n u x 采集机管理。 Wi n d 0 w s 客户端 管理 ， 图形显 示 ， f H { 线显示 ， 图形编辑等 ， 功能是接收和保存各 采集机数据 ， 并定期进行后台数据统计功能。 4 Wi n d o w s 客户端 普通 P C机 ．通过 I E访 问 Wi n d o W S服务器 。 完 成特定 的浏 览与设置工作 3 ． 3 系统软件组成 系统软件组成 如图 2所示 。 l H 舔I I 接 [] 函 数 『‘ ．-1 桑 藁 西 甬 强 。序 l 匣 l 图2系统软件组成 采集机和服务器选用 L i n u x操作系统 ，具有更 高的稳定性和安全性 采集端 Ⅳ个 L i n u x操作系统 My S Q L数据库 管理系统U S B C A N接 口甬数。 服务器端 L i n u x操作 系统 My S Q L数据 库管 理系统P H P、 J S P网页开发工具 A p a c h e服务器系 维普资讯 1 2 2 微电子学与计算机 2 0 0 6年第 2 3 卷第 1 2 期 统， 使用 T C P P连接采集机和网络客户端。 客户端 Ⅳ个 Wi n d o w s ／ L i n u x操作 系统 ， T C P ／ I P 协议， 使用I E浏览器。 4 关键技术 4 ． 1 实时数据的存储 系统使用 L i n u x的 C A P I 和 S Q L语言 。实现对 M y S Q L数据库的凄写． 由于实时监测系统采集到的 数据量非常大 ， 须使用分时数据库存储模型 ， 按数 据量的大小 ． 可设定每隔一定的时间保存在一个单 独的数据表 中。 便于后期的数据管理与统计。 4 ．2 基于服务器的网络计算模式 本系统使用基于服务器的网络计算模式 ． 这是 一 种在服务器上完成设置 、 管理 、 支持和执行应用 程序的模式 ， 利用这种模式 ， 客户端的访问无需应 用程序的重写或下载． 极大地提高了应用程序的效 率。终端服务通过完全在服务器上运行应用程序并 只发送显示输 出给用户来提供到基于 Wi n d o w s应 用程序的访问途径。应用这种模式的主要优势是 客户端的维护量少 ． 访问的安全性高。应用简 单、 方便， 无需安装其他任何软件。 解决了远程应用问题 用户可不受地点和距离 的限制 ． 可随时随地获取系统 的最新信息。 4 ． 3 地图元的动态显示 系统提供地图元 的载入与测点数 据的动态显 示功能 ，测点的显示位置可在屏幕上任意拖曳 ， 可 以放大、 缩小和移位。更加直观 、 实时地模拟 了现场 设备的运行状态 5 系统特色 采用互联网的多种先进技术 。 构建 了基于服务 器的网络计算模式 的实时远程监测系统 ． 该 系统实 现了基于浏览器 的实时监测动态 图形显示 、 重要测 点语音实时报警 、 实 时曲线 、 历史 曲线的显示 以及 统计数据分析、 曲线打印等功能。该系统实时性强、 性能稳定 、 功能完善。 6 结束语 该系统基于 L in u x 网络操作系统． 系统可靠、 稳 定。 运行速度快， 使用方便。为煤矿的安全生产提供 良好的保证 ． 为管理人员准确 、 快速 的制定安全 防 范措施 ． 避免和减少安全事故的发生提供了极大的 帮助。对煤矿安全生产监测系统的建设， 煤炭企业 的安全生产、 文 明生产 、 科学生产具有重要 的意义。 参考文献 【 l 】 邬宽明． C A N总线原理和应用系统设计【 M】 ． 北京 北京 航空航天大学出版社 ． 1 9 9 6 【 2 】 毛曙福． L i n u x C高级程序员指南【 M 】 ． 国防工业出版社 ， 2 0 o 1 ． 【 3 】 L e o n A t k i n s o n ． 周靖， 许青松 译． M y S Q L核心编程一 高级 开发者指南【 M】 ． 清华大学出版社， 2 0 0 3 ． [ 4 ] 盂祥忠． 基于 C A N总线的煤矿调度 自动化系统[ J ] ． 煤矿 安全， 2 0 0 1 ， 1 2 【 5 】 宋玉琴． 基于 C A N总线的计算机测控系统[ J 】 ． 西安工程 科技学院学报 ． 2 0 0 3 ， 9 作者简介 严冬松 1 9 6 4 一 ， 研究生 ， 讲 师。研究方向为计算机应用 。 上接第 1 1 9 页1 4 结束语 猪肉定级评定包括背膘厚、 瘦肉率、 屠宰率的 评定 本文结合数字图像处理技术和 B P神经网络 算法 ， 以宰前活体猪为研究对象 ． 将特征参量作 为 输入 ， 训练出神经网络模型 ， 通过检验 ， 平均准确率 达到 8 0 ％以上。当然 ， 由于猪种类别 、 样本数量的限 制 、 以及其它条件 的限制 ． 本评定方法还处于初 步 探讨阶段 ． 在 以后的研究过程 中将逐步完善。 参考文献 【 1 】 Z h e n g Z Q ． A n M y s i s o f g r a y l e v e l c o r n E T d e t e c t i o n 『 J 1 ． P a t t e rn Re c - o a i t i o n L e t t e m， 1 9 9 9 ， 2 01 1 4 9 ～1 6 2 [ 2 】 刘艳周， 朱虹， 郑丽敏． 拐点提取算法在活体猪检测中 的应用[J 】 ． 计算机应用， 2 0 0 5 ， B l 2 2 3 3 2 4 7 『 3 1 曹玉波． 黄河清， 由冬梅， 高兴芝． 基于人工神经网络的 信号预测在 Ma t l a b中的研究与实现 Ⅱ 1 ． 吉林化工学院 学报， 2 0 0 5 ， 4 3 9 4 1 『 4 1 郎锐． 数字图像处理学 V i s u a l C 实现【 M】 ． 北京 希望 电 子出版社 ． 2 0 0 2 2 6 3 ～ 2 6 7 作者简介 王海文男 ， 1 9 7 1 一 ， 硕士研究生， 讲师。 研究方向为人工智 能 、 软件工程。 尹艳辉男， 1 9 7 2 一 ， 硕士研究生， 讲师。 研究方向为人工智 能 、 单片机 刘艳国 男 ， 1 9 7 4 一 ， 硕士研究生 ， 助教。 研究方向为图像处 理 ． ． 维普资讯