多系统融合背景下煤矿企业安全监控系统研究.pdf

TECHNOLOGY AND INATION信息化技术应用 18 科学与信息化2020年8月下 多系统融合背景下煤矿企业安全监控系统研究 张兴辉 中煤集团大屯煤电公司徐庄煤矿 江苏 徐州 221611 摘 要 我国煤炭生产的安全形势一直以来就比较严峻，而制约现代煤炭工业发展的主要问题就是煤矿的生产安全 问题，这需要相关部门和人员重点加强安全监控，并从技术角度进行相关研究工作。安全监控系统作为一种重要的 保障措施应该得到广泛关注。而国外从20世纪60年代以来就已经开始了有关监控系统的设计。本文也将以现代多系 统融合技术为参考标准，探讨如何建立更加完善的安全监控系统模式。 关键词 多系统融合；煤矿企业；安全监控系统 引言 煤矿的安全监测系统作用是用于检测和控制煤矿井下的瓦 斯、一氧化碳、排水等状况等。在各类机电设备工作状态保持 正常时，我们也可以将所获取到的数据进行整合，以便于进一 步展开研究分析和处理。通常来说系统的特点体现在数据信息 内容多、信号传输时间长和检测环境比较复杂等几个方面，如 何通过有效的技术手段集中现有的系统监控方案，也成为相关 研究的重点内容。 1 安全监控系统的硬件功能 1.1 安全监控功能 煤矿的安全监控系统本身在井下会设置分站，不同分站的 结构设计保持相似。硬件设计包括对电源和电路的设计、控制 电路设计、信号采集电路设计与数据传输电路设计等。安全监 控的主要功能是通过多网和多系统的融合方式将人员管理、电 力监控和设备监测等方面融入监控系统当中，解决传统的矿井 下“信息孤岛问题”。从这一角度来看井下的多网和多系统融 合方案将围绕数据融合的客观要求，建立安全监控系统与GIS 融合体系。 1.2 人员定位 人员定位系统可以围绕人员信息管理、人员呼叫工作、 定位查询和轨迹查询工作展开管控。通过多种数据接入的方 式，可以让各种类型的生产数据、人员数据存储在数据库当中 建立多系统融合平台。数据可以直接地在操作员站或是某些可 视化的应用软件当中进行显示，这样可以实现对人员的管理和 监控，也可以对生产数据和状态进行查询和分析，为矿井数据 提供合理的平台与防卫接口。各类参数在经过整合和数据处理 分析后可以接收到来自于上位机发送的数据，井下的一氧化碳 浓度、瓦斯情况等环境信息也可以成为通信状态的重要组成部 分，并且在屏幕上显示，相关技术人员可以查阅并分析[1]。如 果井下出现某些特殊状况，例如断电、瓦斯超限等，也可以直 接通过人员定位功能完成人员的快速撤离。 1.3 语音广播设计 语音广播设计系统本身要在结构、性能上满足工作要求， 然后确保信息的完整程度。例如在语言传感器方面，在传感器 输出信号选择上要综合考虑到其是否能够有效地反映出井下环 境的具体特点。对于井下监控系统来说可以选择井下专用的智 能传感器，一方面改进原有传感器的信息处理和通信能力，另 一方面也能通过参数修改的方式对输出信号做出调节，保障 传感器的适应程度[2]。在不影响系统安全运行的前提下可以利 用现有的以太网资源、电话系统资源和工作面扩播资源进行组 网，从而实现系统的稳定运行。另外，语音设备界面功能具有 非常简便和易于使用的特点，让使用者可以随时地查阅信息， 井下广播的数据源也包括广播调度台和某些用于生产调度指挥 的多媒体终端。 1.4 多系统融合设计 多系统融合设计的主要功能体现在安全监控、人员定位、 语音广播系统三个方面，同时其他的子系统融合接口也会相应开 放。总体设计过程中会按照子系统生成多网融合所需求的数据信 息，且安全监控系统生成内容之后可以统一地提取和存储。数据 交换以FTP方式为主，且不同的系统功能体现在不同方面。 如安全监测监控功能具有数字传感器显示、开关量和累 积量显示、模拟量显示、传感器曲线显示、模拟动画显示、系 统功能图显示、数据开关状态显示、电源管理与自诊断功能、 操作权限功能；语音系统和应激系统则围绕信息查询、群呼功 能、定时播放功能和历史呼叫记录查询功能进行工作调度，实 现了安全监管。 2 煤矿安全监控系统的软件设计 煤矿安全监控系统的软件设计主要功能是将所有采集到的 数据进行整合，并且在屏幕上显示相应的融合结果。上位机在 发送数据命令之后再将执行机构的动作进行控制。整个系统软 件包括程序设计、系统模块设计、环境参数设计、报警程序设 计等。 2.1 主控芯片设计 主控芯片设计过程中，当煤矿的安全监控系统启动之后整 个功能模块会先进行初始化，让系统数据可以直接载入完成对 模块的初始化设计。在特殊的井下环境之下传感器可能需要时 间更长的预热期，即分站启动之后要等待一段时间再真正地投 入到工作当中。传感器也可以定期地进行一次井下环境数据的 研究和分析[3]。 2.2 CAN接口程序设计 CAN总线控制器可以让内部软件的程序系统完成系统的初 始化、数据接收和数据传递工作。且在系统运行之前需要进行 相应的程序化处理，以设置寄存器的方式来选择CAN控制器的 工作方法。需要注意的是初始化本身要在CAN控制器复位模式 下完成，且初始化之前本身要预防中断占领CPU情况的出现。 通信过程中可以先将上位机数据传输打包成为符合CAN要求的 格式与内容，且发送时应该选择对应的发送缓冲器。当缓冲器 处于非工作状态指示就会将里面包含的内容进行传输返回，将 其作为相应的状态数据，判断某一帧的数据是否能发送成功。 总线接受信息本身是通过中断而实现，中断过程可以保护 信息接收的即时性，且不会因此而丢失相应的数据。每次CAN 中断后就会接收到一次完整的CAN报文数据，且中断程序为了 缩短整个处理过程的时间，并不会对CAN的报文信息进行后续 处理。 TECHNOLOGY AND INATION信息化技术应用 科学与信息化2020年8月下 19 2.3 后备电源控制程序 后备电源的控制程序在充电过程中会对电压进行监测，如 果电压等级过高，则为了对电池进行保护，会将所有的充电电 路进行切断。此时当后备电源能够为系统进行供电时，在电压 过低的状态也会将电路进行切断。 2.4 数据采集和融合程序设计 数据采集主要是对频率量和电压量的采集，其中频率量 的采集可以通过PWM定时器来实现，多个脉冲量的周期可以 按倍计算而获得频率的大小数据。而电压量的采集则可以通过 AD模块实现，将模拟量转换为数字量后煤矿井下的子程序数据 都可以成为流程组成部分。通过井下多个传感器采集到的环境 参数，可以通过局部融合全局的方式获取相应的结果。具体来 看，在设定初始值和阈值之后，局部融合中心就可以对多种类 型的传感器进行融合，同时给不同类型的传感器进行判定[4]。 数据融合的过程在融合程序之内可以通过专家数据库确定检测 系统的识别框架，对其进行概率分配，按照融合结果了解到煤 矿灾害可能产生的情况，对应地进行合理操作。 3 结束语 基于多系统融合的煤矿井下安全监控系统可以从硬件和软 件方面进行优化，避免传统的信息判断不全面问题。另外，本 次研究还对硬件电路设计、内部软件流程设计进行了探索，以 便于对井下环境进行监控。以煤矿监控系统的研究和开发入手 设计基于数据融合的煤矿安全体系，能够有效地发挥高精度和 可靠性的优势，融入多种类型的电子技术、信息通信技术，实 现今后煤矿生产环节的自动化监控和处理。 参考文献 [1] 谢莉萍,冯锋.基于RFID与WSN融合的煤矿安全监控系统[J].电 脑知识与技术,2012348180-8182. [2] 齐笑笑,郭佑民,齐金平.煤矿井下安全监控多系统融合方法研究 [J].工矿自动化,2018,44129-13. [3] 安永忠.对我国煤矿安全监测监控系统的认识和研究[J].中小企 业管理与科技下旬刊,20104196. [4] 何云文.新形势下煤矿安全监测监控系统运维托管模式探讨[J]. 能源技术与管理,20163179-181. 其他LCU之间的有效数据通信，逻辑程序修改量相对较大，涉 及工作面广，工作量大，实现不易。综合而言，使用第1种方法 较为合适。 4 结束语 水电机组在实际应用的过程中具有黑启动的功能对电站 自身的安全运行具有很大的帮助，也有利于电网系统的安全稳 定运行。在实践当中一定要重视细节的控制，提高电网系统安 全、稳定运行的效率。 参考文献 [1] 旷熊,彭兴东,张皓月,等.智能化水电站计算机监控系统的功能设 想与探讨[J].水电站机电技术,2018,41721-22,68. 果的可行性予以进一步分析，并对其进行改进与修正，使得总 体效能在综合后得出。 4 结束语 综上所述，雷达抗干扰技术与雷达干扰技术相互促进、相 互斗争、不断发展，永远是一对矛盾。没有抗不了干扰，也没 有干扰不了的雷达。本文在深入研究雷达抗干扰效能评估方法 后，提出了雷达抗干扰效能评估的构想。但在时代的快速发展 下，电磁频谱应用也将愈来愈宽，这就说明雷达对抗面临的电 磁环境在未来战场上也将愈来愈复杂，这就需要相关人员不断 结合对方使用的对抗手段，积极创新对策，从而保障我国在日 益复杂的电子战场上获取胜利。 参考文献 [1] 王晓路.电子对抗与反对抗策略研究[J].电子制作,2019275- 76,56. [2] 吴朝阳.飞机隐身技术及其雷达对抗措施[J].科技风,20172016. 力。优化的目的是使系统的总功耗非常小，从而获得充分满足 的高负荷预测数据需求，并及时反馈给智能建筑日常管理软件系 统。正式授权的用户还可以借助工具软件平台使用更多的人机系 统，用户可以通过物联网在任何地方的管理服务器上获取数据。 管理人员和操作人员可以通过显示设备显示的各种信息和打印机 记录的各种信息，从而达到管理人员的各种特定控制要求[2]。 3 结束语 人工智能技术与智能管理系统IBMS紧密集成，并构建了 一系列面向管理的应用程序。人脸识别设备安装在建筑物的入 口和某些区域得到最大限度使用，并与门禁系统和照明系统进 行实时链接，为用户提供良好的办公体验。 参考文献 [1] 杜明芳.AI智慧建筑研究[J].土木建筑工程信息技术,2018,473 5-10. [2] 王善涛.人脸识别技术在安防行业的具体应用[J].中国安防,2018 Z179-81. （上接第15页） （上接第16页） （上接第17页）