新一代煤矿井下监控系统研制

1)通讯采集模块
通讯采集模块自动监听分站上传连接请求，当传感器监测值或状态发生变化时，采集模块自动接收数据，实时解析监测值和状态。然后将状态保存到数据库中。同时具有通讯状态诊断、自动生成运行报告等功能。该模块拟采用VC6．0、Windows Socket、多线程等技术进行开发，以后台服务方式运行在中心服务器上。
2)实时监测模块
该模块是程序监测的主要显示界面，采用列表或动态图、实时曲线形式实时监测传感器、分站状态、状态变动信息等。
3)实时报警管理模块
当系统发生报警时，实时更新统计报警信息，报警数据包括如下内容，测点编号、测点位置、传感器、报警状态、实时描述、报警状态时刻、断电状态时刻、馈电状态时刻、实时时钟等信息。
4)图表查询模块
数据分析模块采用曲线、图表等形式，完成对监测点历史数据进行查询、分析、打印等功能。
5)瓦斯抽放子系统
瓦斯抽放子系统包括模拟图像、实时数据、数据分析、日报表、月报表、同步设置六大模块组成。
6)图形编辑子系统
用来绘制瓦斯巷道图、通风布置图以及传感器图库的制作，也可由矿方AutoCAD图形直接转换生成。
7)双机热备子系统
该模块实现双机热备功能，运行在服务器端，可以设置双机热备切换方式主备机之间通过网络连接，当主机出现问题时，备机自动切换为主机活动角色。也可以手动进行切换。
8)测点定义子系统
用来设置分站、传感器、监测点信息，如报警值、断电值、断电通道的设置。完成系统控制功能如手动断电／复电，异地分站控制。

3 现场试验效果与分析
为验证系统的可靠性，在山西一家煤矿进行了井下工业性试验，设备布置图如图4所示，在回风顺槽和综采工作面布置了矿用隔爆兼本质安全型数据交换装置、矿用本安型信号转换器、在掘进工作面回风流增加高低浓度甲烷传感器、煤矿用一氧化碳传感器、矿用隔爆兼本安型断电控制监视器等设备。

信号转换器与分站相距4 km，CAN总线电缆连接，数据交换装置位于变电所，与信号转换器光纤连接，距离10 km。数据交换装置与地面的数据交换装置通过1芯光纤连接，距离10 km。
系统采集的数据如图5所示，从图中可以看出，监控系统运行稳定可靠，传感器没有出现冒大数等问题。

为验证监控系统的网络可靠性，本文进行了网络可靠性试验测试，测试示意图如图6所示，数据交换装置之间通过双环冗余的方式连接，数据交换装置与信号转换器之间采用手拉手式的结构。在1号数据交换装置和4号信号转换器上连接网络测试设备。3台数据交换装置之间连接6根光纤线路。两个信号转换器和数据交换装置之间连接光纤4根。测试结果如表1所示，结果表明，网络冗余度高，系统安全可靠。

4 结论
实践证明，煤矿生产监控系统在我国煤矿生产中具有重要作用。现有的监控系统受煤矿生产的特殊性的制约，在技术先进性、可靠性、实时性等方面还存在不足，通信网络结构单一、系统兼容性差、监控设备冗余度不高，危险控制响应时间慢等。尽管有些煤矿使用了光纤以太网通信，解决了网络结构的局部冗余和通信信号防雷问题，但通信网络分支仍然采用主从式通信方式，并没有解决整个系统通信速率低、带宽窄等问题，无法实现多主并发、危险区域快速断电等关键问题，整个系统可靠性没有得到有效提高。文中通过新一代煤矿安全监控系统技术与试验研究，建立了多环冗余、多主并发、对等通信的新一代监控系统网络，有效解决了现有监控系统网络结构可靠性低的问题。