基于无线传感器网络的煤矿安全监控系统的研究

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统、供电监测系统、煤流计量系统、主煤流监测系统和GIS系统。软件用Borland公司的Delphi7.0编写，Microsoft Access 2003作为后台的数据库，可以对各种参数进行表格显示、曲线显示、报姿显示和报警统计，以及对各种参数的报表生成和打印等。

3.1系统功能设计

安全监测子系统作为整个煤矿安全生产远程监测系统的核心部分，主要用来监测井下的各类环境参数和设备开停等主要生产参数。在一些重要的地点安装传感器后，一些环境参数和设备开停状态信息可以直接在地面中心站及管理网络工作站上反映出来，减少了井下有关的检查和值班人员的工作负担，帮助领导和调度员及时掌握安全生产情况，为指挥调度提供数据支持。

通风系统的基本任务是:供给井下充足的新风;排除或冲淡矿井中有毒有害气体和粉尘;调解矿井气候条件，创造良好的工作环境;提高矿井的抗灾能力。

供电监测子系统用来显示和查询井下各个变电所的母线电压频率、提供用电设备及各种保护设备的电流功率等参数。所完成的功能包括:实时显示中央变电所、通风机配电系统、主斜井配电系统机房的监测数据;根据时间、机房、测点等条件查询历史监测数据;在该系统内还能形成一些用户使用的报表。

束管监测系统可以完成各级领导对束管系统监测数据的查询和浏览。能够用图形的方式直观显现监测数据的走向。对每天监测的数据项有固定的报表格式，能够查询。每天最少会抽取三次气样，每次同时抽取八种气体。能够通过对监测数据的分析，通过“三角防爆区理论”对气体进行危险性分析，并得出结果。

GIS系统负责用二维图形表示矿井安全地理信息系统。主要包括图形数据系统与属性数据系统，前者主要输入、存储、查询图形数据(如:点、线、面及其拓扑关系等)，还具有图形的分析与输出等功能:而属性数据系统主要完成图形实体的属性数据输入与管理、各种属性数据值的输出等。但是两者并不是孤立的，图形数据与属性数据间通过数据接口和数据库服务器实现动态连接。系统主要包括数据输人、图形编辑、图形设置、图形显示、专业操作、数据输出、检索查询、模型分析和专业图例库等。同时具有通用GIS系统的各种功能，如:放大、缩小、修改、删除、移动、旋转、复制等。

整个系统最终实现的功能包括:

1)各种传感器参数的采集:包括环境参数(如甲烷、一氧化碳、温度和负压等)和工矿参数的采集。

2)各种传感器参数的显示:采集器采集到的各种参数分别在采集器的液晶显示屏和计算机上显示出来。

3)超限报警:当检测到某一传感器的参数超限时，采集器及时控制蜂鸣器发出声音报警，计算机同时给出声音和画面的报警。

4)设备的断电控制:当需要对某一设备进行断电控制时，采集器能够对这一设备的断电器进行操作，达到对设备的控制。

5)数据的远距离传输:各个矿井采集器采集到的参数需要及时传输到地面中心站进行监测。

6)各种传感器参数记录和回放:计算机软件把下位机传来的各种参数存储在硬盘空间，工作人员可以选择任何一种参数进行记录和回放。

3.2系统模块设计

系统管理:分为用户管理、日志管理、代码维护三部分。用户管理负责管理用户信息，包括添加、删除用户，修改用户信息，并对用户分配相应的角色。分配角色负责对系统已有用户分配相应的角色，以限制和分配不同职能工作人员的操作权限。日志管理包括报警日志管理和安全日志管理，可以通过时间查询出相应的报警日志和安全日志。

安全监测、通风监测、供电监测、煤流计量、主煤流监测这五大系统都对实时性要求较高，反映的数据类型基本类似，所以系统将这五大模块设计成统一的功能和显示风格，每个模块都有实时显示、安全监测、通风监测、供电监测、煤流计量、主煤流监测这五大系统都对实时性要求较高，反映的数据类型基本类似，所以系统将这五大模块设计成统一的功能和显示风格，每个模块都有“实时显示”、“实时曲线”、“数据查询”、“历史曲线”、“报表”这五个功能点。“实时显示”主要完成对井下与安全或设备状况密切相关的重要参数的实时数据的显示功能。“实时曲线”主要实现的是对比较重要的监测点或参数的实时数据进行动态曲线绘制，让工作人员能够非常直观地看出数据的变化趋势，以方便他们对生产的状况进行分析。“数据查询”是对一些需要的数据进行查看的过程，包括报警数据查询和历史数据查询，报警数据查询可以看到重要的一些报警数据，对重大报警历史数据可以进行打印便于卜报或者自行分析处理。“历史曲线”主要实现的是对比较重要的监测参数在一段时间内的历史数据绘制曲线，让工作人员能够