煤矿安全监控系统联网技术研究.pdf

第 3 4卷第 1 1 期 2 0 0 9年 1 1 月 煤 炭 学 报 J OURN AL OF C HI NA C O AL S O CI E T Y Vo 1 ． 3 4 NO V ． No． 1 1 2 oo 9 文章编号 0 2 5 3 9 9 9 3 2 0 0 9 1 11 5 4 6 0 4 煤矿安全监控 系统联 网技术研究 孙继平 中国矿业大学 北京 煤炭资源与安全开采国家重点实验 室，北京1 0 0 0 8 3 摘要 提 出了煤矿安全监控 系统联 网方法，解决了各种不同系统互通互联 问题 1 中心站 应 自动向监控 中心传送模拟量馈 电异常、模拟量断电、模拟量报警、模拟量统计值、开关量馈电 异常、开关量报警 断电 、开关量动作 、系统工作异常、初始化等信息； 2 采 用 T C P ／ I P协 议和套接字 S o c k e t 通信 ； 3 数据分批发送 ，每批发送 1个数据 文件； 4 数据文件为文 本文件 1 1x T 格式 ，每个文件 包括单条或多条数据记录； 5 数据文件 的第 1条记 录应是数 据头，数据头由数据库 或文件夹名称和数据表 或数据文件 名称组成，数据库 或文件 夹名称与数据表 数据库文件名称之 间用 “ ； ” 分隔，数据头用 “I”结束，数据库 或 文件夹名称用2个字母表示 表示煤矿监控，数据表 或数据文件名称用4个字母表示； 6 每条数据记录用 “一” 结束； 7 每条数据记录 中的字段 用 “ ； ”分隔； 8 每批数据以 “ 结束等． 关键 词 煤 矿 ；安 全监控 ； 系统联 网 中图分类号 T D 7 6 文献标识码 A Ne t wo r k i ng t e c h no l o g y f o r s a f e t y s up e r v i s i o n s y s t e m i n a c o a l mi ne S UN J i p i n g S t a t e K e y L a b o r a t o r y o fC o a l R e s o u r c e s a n d s Mi n i n g， C h i n a U n i v e r s i t y ofMi n i n g T e c h n o l o g y B e ij i n g ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Abs t r a c t A me t h o d f o r n e t wo r k i ng o f t h e c o a l mi n e s u p e r v i s i o n s y s t e ms wa s p u t f o r wa r d， wh i c h ma d e t h e i n t e r - c o n n e c t i o n o f d i ff e r e n t s y s t e m s b e c o m e p r a c t i c a 1 ． 1 C e n t r a l s t a t i o n s h o u l d s e n d t h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n a u t o m a t - i c a l l y t o t h e mo n i t o r i n g c e nt e r ， wh i c h i n c l u d e s a n a l o g f e e d a b n o rm a l i t i e s， a n a l o g p o we r i n t e r r u p t i o n， a n a l o g a l a r ms ， a n al o g s t a t i s t i c s ， s w i t c h f e e d a b n o rm a l i t i e s ， s w i t c h i n g a l a rm s s w i t c h i n g o ff ， a c t i o n o f s w i t c h ， s y s t e m 0 p e r a t i o n a b n o rma l i t i e s ， a n d i n i t i a l i z a t i o n e t c ． ； 2 A d o p t T C P／I P p r o t o c o l a n d s o c k e t ； 3 S e n d d a t a i n b a t c h e s ， w i t h e a c h b a t c h b e i n g a d a t a fi l e ； 4 T h e f o r m a t o f t h e d a t a fi l e i s t e x t fi l e T X T ， e a c h fi l e c o n t a i n s a s i n g l e d a - t a r e c o r d o r m u l t i p l e d a t a r e c o r d s ； 5 T h e fi r s t r e c o r d o f t h e d a t a fi l e s h o u l d b e a d a t a h e a d e r ， t h e d a t a h e a d e r i s m a d e u p o f t h e n a m e o f d a t aba s e o r t h e f o l d e r o f t h e fi l e a n d t h e n a m e o f d a t a t abl e o r t h e d a t a fi l e ， t h e n a m e o f d a t a b a s e o r t h e f o l d e r o f t h e fi l e i s s e p a r a t e d f r o m t h e B a ff l e o f t h e d a t a t abl eo r t h e d a t a fi l eb y“ ； ” ， t h e d a - t a h e a d e n d s w i t h“l ， t h e d a t a b a s e o r t h e f o l d e r o f t h e fi l e s h o u l d b e n a m e d b y“ I J ”， w h i c h m e a n s C o al M i n e S u p e r v i s i o n i n C h i n e s e ， t h e d a t a t a b l e o r t h e d a t a fi l e s h o u l d b e n a m e d b y f o u r l e t t e r s ； 6 E a c h d a t a r e c o r d e n d s w i t h“～” ； 7 T h e fi e l d o f e a c h d a t a r e c o r d e n d s wit h“ ； ” ； 8 E a c h b a t c h o f d a t a e n d s wit h“ ，e t c ． Ke y wo r d s c o a l mi n e； s a f e t y s up e r v i s i o n s y s t e m； n e t wo r k i n g 煤矿安全监控系统用来监测 C H 浓度、C O 浓度、C O浓度、O 浓度、风速、风压 、温度 、烟雾、馈 收稿 日期 2 0 0 9- 0 7- 2 1 责任编辑高雪梅 基金项 目国家 自然科学基金资助项 目 5 0 6 7 4 0 9 3 ；教育部博 士点基金项 目 2 0 0 8 0 2 9 0 0 0 0 8 作者简介孙继平 1 9 5 8 一 ，男 ，山西翼城人 ，教授 ，博士生导师 ．Ema i l s j p c u m t b ． e d u ． c a 第 1 1期 孙继平煤矿安全监控系统联网技术研究 电状态 、风门状态 、风筒状态 、局部通风机开停 、主通风机开停等 ，并实现 甲烷超限声光报警 、断电和甲 烷风电闭锁控制等⋯．当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘进巷道停风时， 煤矿安全监控系统 自 动切断 相关 区域 的电源并闭锁 ，避免或减少由于电气设备失爆 、违章作业 、电气设备故障电火花或危险温度引起 瓦斯爆炸 ；避免或减少采 、掘 、运等设备运行产生的摩擦撞击火 花及危险温度等引起瓦斯爆炸；提醒领 导 、生产调度等及时将人员撤至安全处．还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统 、通风系统 、煤炭 自燃 、瓦斯突出等 ． 煤矿安全监控系统在应急救援和事故调查 中也发挥着重要作用 ，当煤 矿井下发生瓦斯 煤尘 爆炸 等事故后 ，系统的监测记录是确定事故时间 、爆源 、火源等重要依据之一 J ． 为加强监管 ，煤矿安全监控信息应上传至重点产煤县 市、区煤炭主管部门或 国有重点煤矿 的集 团公司 矿务局 ．重点产煤县 市、区煤炭主管部 门、国有重点煤 矿的集 团公司 矿务局应建立 监控中心．监控中心应 2 4 h有人值班．值班人员应认真监视监视器所显示 的各种信息 ，详细记录系统各 部分的运行状态 ，填写运行 日志，打印监测 日 班报表 ，报有关负责人审阅．接 到报警后 ，值班人员 应立即通知报警煤矿核查情况 ，及时处理 ，并报值班调度及值班领导 ，记录备案． 但现有煤矿安全监控系统联网存在着系统种类多 ，传输协议 、格式 、内容不统一 ，难以互通互联等问 题．因此 ，有必要进行煤矿安全监控系统联网技术研究 ，提 出煤矿安全监控系统联网方法和要求． 1 煤矿安全监控 系统联 网 煤矿安全监控系统联网方法 ① 中心站 或主站 和监控 中心应采用 T C P ／ I P协议 和套接字 S o c k ． e t 接 口通信．② 数据应分批发送 ，每批发送 1个数据文件．③ 数据文件应为文本文件 T X T 格式． 每个文件包括单条或多条数据记录．④ 数据文件的第 1 条记录应是数据头．数据头由数据库 或文件夹 名称和数据表 或数据文件名称组成．数据库 或文件夹 名称与数据表 数据库文件 名称之间用 “ ； ”分隔．数据头用 “l”结束．数据库 或文件夹 名称用 2个字母表示 I J表示煤矿监控．数据表 或数据文件名称用 4个字母表示．⑤ 每条数据记录用 “～”结束．⑥ 每条数据记录 中的字段用 “ ； ” 分隔．⑦ 每批数据以 “ 结束． 安全监控信息数据表名称 ① AQ MT 一安全监控 ，模拟量统计值 ；② A Q B J 安全监控 ，模拟量 及开关量等报警、断电、馈电异常、系统工作异常 ；③ A Q K D 安全监控 ，开关量动作 ；④ A Q Mc 安全监控 ，模拟量初始化 ；⑤ A Q K c 安全监控 ，开关量初始化．中心站应 自动向监控中心传送模拟量 馈电异常 、模拟量断电、模拟量报警 、模拟量统计值 、开关量馈电异常、开关量报警 断电 、开关量动 作 、系统工作异常 、初始化等信息．具体包括 1 模拟量统计值每 5 ra i n至少上传 1次 ，内容包括 煤矿 、时间 年 一月 一日／ 时 分 秒 、监测 地点 、被测量名称 、平均值、最大值 、最大值时刻 、最小值、最小值时刻等． 2 模拟量及开关量等报警 、断电、馈 电状态变化立 即上传 ，内容包括 煤矿 、时间 年 一月 一日／ 时分 秒 、类别 模拟量 、开关量 、工作状态、处理措施等 、监测地点 、被测量名称 、状态 报警 、 解除报警 ；断电、复电；馈电异常、馈 电正常 ；工作异常、工作正常 ；停 电撤人等 ；不超过 1 0个汉字长 度等． 3 开关量状态 变化可不上传 ，若上传 ，内容包括 煤矿 、状态 变化时刻 年 一月 一H／ 时 分 秒 、监测地点、被测量名称、状态 开 、停等． 4 模拟量初始化参数变化立即上传，内容包括煤矿、井口坐标、生成时间 分 秒 、监测地点 、被测量名称 、单位 、报警值 、断电值 、复电值 、断电区域等． 5 开关量初始化参数变化立即上传，内容包括煤矿、井 口坐标、生成时间 分 秒 、监测地点、被测量名称 、报警 断电状态 、断电区域等． 年 一月 一日／ 时 年 一月 一日／ 时 监控中心正确接收到中心站的上传数据后 ，应反馈确认信息 ；中心站只有接收到监控中心的确认信息 1 5 4 8 煤 炭 学 报 2 0 0 9 年第3 4 卷 后 ，才终止本次数据发送 ，否则重复本 次数据发送．监控中心在 1 0 ra i n内没有 收到中心站 的模拟量每 5 mi n统计值 ，则主动向中心站请求发送 ，连续 3次无应答，则认 定通信故障 ，发 出报警信号并存储记 录．当通信恢复正常时，中心站应在不影响正常数据传输的情况下，补发通信 中断期间的模拟量统计值 、 报警 、断电、馈电状态变化 、模拟量初始化参数变化 、开关量初始化参数变化． 2 文件数据格式 模拟量每 5 ra i n统计值文件数据格式 1 数据头．K J ；A Q M r r ； 2 煤矿．① 由市名 不超过 4个 汉字长度，若不足 4个汉字，左对齐 ，以下同 、县名 不超过 4个汉字长度 和矿名 不超过 l 0个汉 字长度 组成，例如大同；左云 ；柴家沟 ；② 由集团公 司名 不超过 4个汉字长度 、公 司名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 O个汉字长度 组成 ，例如 大同；轩 岗；焦家寨 ； 3 时间 年 一月 一 日／ 时分秒 ．年用 4位数字表示 ；月用 2位数字表示 ，单个数字时左边补 0 ；E l 用 2位数字表示 ， 单个数字时左边补 0 ；时用 2位数字表示 ，单个数字时左边补 0 ；分用 2位数字表示 ，单个数字时左边补 0 ；秒用 2位数字表示 ，单个数字时左边补 0 以下 同 ； 4 监测地点 不超过 1 O个汉字长度 ； 5 被测量名称 不超过 1 0个汉字长度 ； 6 平均值 符合参考文献 [ 45 ]的规定 ； 7 最大值 符 合参考文献 [ 4 5 ]的规定 ； 8 最大值时刻 时分秒 ； 9 最小值 符合参考文献 [ 4 5 ] 的规定 ； 1 0 最小值时刻 时 分 秒 ； 1 1 示例．K J ；A Q M T I大同；轩 岗；焦家寨 ；2 0 0 7 0 8 1 6 ／ 1 8 2 0 O 0～1 号 回采工作面；甲烷 ；0 ． 7 5 ；0 ． 8 O；1 8 1 8 O 0 ；0 ． 7 0 ；1 8 2 0 O 0～1号 回采工作面回风 巷；甲烷 ；0 ． 6 5 ；0 ． 7 ；1 8 1 6 O 0 ；0 ． 6 0 ；1 8 1 9 O 0～l I _ 模拟量及开关量等报警、断电、馈电异常文件数据格式 1 数据头．K J ；A Q B J ； 2 煤矿．① 由 市名 不超过 4个汉字长度 、县名 不超过 4个汉字长度和矿名 不超过 1 0个汉字长度 组成 ，例 如 大同；左云 ；柴家沟；② 由集 团公司名 不超过 4个汉字长度 、公 司名 不超过 4个汉字长度 、 矿名 不超过 1 0个汉字长度组成 ，例如 大 同；轩 岗；焦家寨 ； 3 时间 年 一月 一E l ／ 时分 秒 ； 4 类别．模拟量 、开关量、工作状态 、处理措施等 ； 5 监测地点 不超过 1 0个汉字长度 ； 6 被测量名称 不超过 1 0个汉字长度 ； 7 状态 报警 、解除报警 ；断 电、复电；馈电异常、馈 电 正常 ；工作异常 、工作正常；处理措施等，不超过 1 O个汉字长度 ； 8 示例．K J ；A Q B J I大 同；轩 岗；焦家寨 ；2 0 0 7 0 81 6 ／ 1 8 3 0 O 0～ 模拟量 ；1 号 回采工作面；甲烷 ；报警 ～开关量 ；2号掘进工作 面 ；局部通风机 ；报警 ～工作状态 ；1 号 回采工作面；甲烷传感器 ；工作异常 一 处理措施 ；2号回采工作 面 ；甲烷 ；停电撤人 ～l 1 ． 开关量状态变化文件数据格式 1 数据头．K J ；A Q I D； 2 煤矿．① 由市名 不超过 4个汉字 长度 、县名 不超过 4个汉字长度和矿名 不超过 l O个汉字长度 组成 ，例如 大 同；左云；柴家 沟 ；②由集 团公司名 不超过 4个汉字长度 、公司名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 0个汉字 长度 组成 ，例如大同；轩 岗；焦家寨 ； 3 状态变化时刻 年 一月 一日／ 时 分 秒 ； 4 监测 地点 不超过 1 0个汉字长度 ； 5 被测量名称 不超过 1 0个汉字长度 ； 6 状态 开、停等 ，不超 过 1 0个汉字长度 ； 7 示例．K ．I ；, Q K D I大同；轩岗；焦家寨 ；2 0 0 7 0 81 6 ／ 1 8 2 8 O 0～1号掘进工 作面；局部通风机；开 一l 1 ． 模拟量初始化参数文件数据格式 1 数据头．K ． I ；A Q M C； 2 煤矿．① 由市名 不超过 4个汉 字长度 、县名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 O个汉字长度 和井 E l 坐标组成 ，例如 大同； 左云；柴家沟 N3 9 。 5 5 3 8 ． 1 4 ” ；E1 1 2 。 5 1 0 3 ． 1 8 ” ；② 由集 团公司名 不超过 4个汉字长度 、公 司 名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 0个汉字长度 和井 口坐标组成 ，例如 大 同；轩 岗；焦家 寨 N3 8 。 5 1 5 5 ． O 0 ；E1 1 2 。 2 4 0 8 ． 9 5 ； 3 生成时间 年 一月 一日／ 时 分 秒 ； 4 监测地点 不超过 l 0个汉字长度 ； 5 被测量名称 不超过 1 O 个汉字长度 ； 6 单位 符合参考文献 [ 4 5 ] 的规定 ； 7 报警值 符合参考文献 [ 45 ]的规定 ； 8 断电值 符合参考文献 [ 45 ]的规 第 1 1 期 孙继平煤矿安全监控系统联网技术研究 定 ； 9 复电值 符合参考文献 [ 4 5 ] 的规定 ； 1 0 断电区域 不超过 l 0个汉字长度 ； 1 1 示例．K J ；A Q MC I大 同；轩 岗；焦 家寨 N3 8 。 5 1 5 5 ． 0 0 ；E1 1 2 。 2 4 0 8 ． 9 5 ” ；2 0 0 70 81 6 ／ 1 8 2 00 0～1号回采工作面 ；甲烷 ； ％C H ；1 ． 0 0 ；1 ． 5 0 ；1 ． 0 0 ；工作面及其回风巷 ～ l 1 ． 开关量初始化参数文件数据格式 1 数据头．K J ；A Q K C； 2 煤矿．①由市名 不超过 4个汉字 长度 、县名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 O个汉字长度 和井 口坐标组成 ，例如 大同；左 云 ；柴家沟 N3 9 。 5 5 3 8 ． 1 4 ” ；E1 1 2 。 5 1 0 3 ． 1 8 ” ；② 由集 团公司名 不超过 4个汉字长度 、公 司名 不超过 4个汉字长度 、矿名 不超过 1 0个汉字长度和井 口坐标组成 ，例如 大同；轩岗；焦家寨 N3 8 o 5 1 5 5 ． 0 0 ” ；E1 1 2 。 2 4 0 8 ． 9 5 ； 3 生成时间 年 一月 一日／ 时 分 秒 ； 4 监测地点 不 超过 l 0个汉字长度 ； 5 被测量名称 不超过 1 0个汉字长度 ； 6 报警 断电状态 不超过 1 0 个汉字长度 ； 7 断电区域 不超过 1 0个汉字长度 ； 8 示例．K J ；A Q K C I大 同；轩 岗；焦家寨 N3 8 。 5 1 5 5 ． 0 0 ” ；E1 1 2 。 2 4 0 8 ． 9 5 ” ；2 0 0 70 81 6 ／ 1 8 2 00 0～1号掘进工作面；局部通风机 ；停 风；掘进巷道 ～l 1 ． 3 结 语 煤矿安全监控系统联 网是瓦斯防治的有效措施之一．本文提出的煤矿安全监控系统联网方法 ，解决了 不同厂家 、不同系统的互通互联问题 ，实现了煤矿安全监控信息及时 、有效 、可靠上传 ，在遏制煤矿瓦斯 事故和安全生产工作 中发挥着重要作用． 参考文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 孙继平．矿井 安全 监控 系统[ M] ． 孙继平．煤矿监控系统手册 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 6 北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 7 孙继平．煤矿监控关键科学技术 问题[ J ] ．神华科 技 ，2 0 0 9 3 3 5 ． A Q 6 2 0 1 2 0 0 6 ，煤矿安全监控 系统通用技术要求[ S ] ．北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 6 ． A Q 6 2 0 1 2 0 0 6，G e n e r a l t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s o f s u p e r v i s i o n s y s t e m o f c o a l m i n e s a f e t y [ S ] ．B e i j i n g C h i n a C o a l I n d u s t r y P ub l i s hi n g Ho us e，2 0 06． M T ／ T 1 0 0 8 2 0 0 6 ，煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求 [ s ] ．北京煤炭工业出版社，2 0 0 6 ． M T ／ T 1 0 0 82 0 0 6 ，G e n e r a l t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s o f s o f t w a r e f o r p r o d u c t i v e s a f e t y s u p e r v i s i o n s y s t e m i n c o a l mi n e[ s ] ． B e i j i n g C h i n a C o a l I n d u s t ry P u b l i s h i n g H o u s e ，2 0 0 6 ． -- 4 -- “- 4 -” - 卜 “ 一 “ 卜“ - _ 卜n - n - 卜一 - 卜 ” r - 我国未来能源规划将 突出六大重点 据全 国 “ 十二五” 能源规划工作座谈会的消息，我 国 “ 十二五”能源规 划将 突出六大重点首先是 优化能源结构．不断提 高水电、核电、风 电、太阳能等清洁能源的比重，合理利用可再生能源，使新增能 源消费中非煤能源比例逐步提高．二是调整能源产业布局．继续加强传统能源资源和新兴能源资源的勘探 开发和综合利用，重点推进大型能源基地的开发建设 ，配套推进 能源输送大通道的建设．三是推进能源科 技创新．大力发展风能、太阳能、生物质能，以及清洁煤利用、核能、智能电网、新能源汽车等新兴能源 科技装备技术，逐步向国外输 出先进的能源技 术、设备和产品．四是完善能源宏观调控体 系．健全能源战 略储备和应急保障体 系，提 高国家对能源的综合调控力．五是深化能源体制改革．有计划 、有步骤地开展 能源价格、财税、资源和流通体制等改革，同时积极培 育多元化 市场主体 ，形成统一开放、竞争有序的现 代能源市场体 系．六是进 一步建立能源可持续发展 的政策标准体 系．近期的 目标是有效缓解能源安全和环 保压力，中远期将逐步形成新的能源可持续发展 系统 ，实现能源持续发展． 摘 自 “ 中国广播 网”