現(xiàn)代煤礦生產中計算機智能監(jiān)控網絡的應用

劉杰

摘 要 隨著計算機與網絡信息化技術的進展，其逐步走進了煤炭企業(yè)，在煤炭生產中通過計算機智能監(jiān)控網絡可以進行安全系統(tǒng)與煤礦生產過程的管理、監(jiān)控和檢測，進而提高了企業(yè)的生產安全，在現(xiàn)代的煤炭企業(yè)生產中，對帶式物料傳送的控制對煤礦生產具有很重要的影響，并且也進一步地提升了煤炭的產量效益。本文主要對于電子計算機在煤炭工業(yè)生產中的運用進行了闡述，旨在為相關工作人員提供參考。

關鍵詞 現(xiàn)代煤礦生產 計算機智能監(jiān)控網絡 煤礦監(jiān)測 智能管理

中圖分類號：TD64 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0023-03

煤礦作為國家的重點能源資源，是我國的國民經濟發(fā)展的一項重要組成部分，但是，由于我國煤炭企業(yè)的區(qū)域經營相對分散、施工環(huán)節(jié)復雜、技術信息源豐富等特點，目前我國的煤炭企業(yè)管理和技能水平都比較落后。而本文中所闡述的通過與計算機之間串行的通訊技術完成了對帶式傳送機的穩(wěn)定安全協(xié)調工作，進一步實現(xiàn)了增加煤礦企業(yè)煤炭生產、提高產業(yè)效益的目的。

1 我國煤礦生產監(jiān)控系統(tǒng)所存在的問題

目前用來收集以及采取數(shù)據(jù)等各種傳感器的類型比較多，并且都具有相應的時間滯后性，不容易做到網絡的互連以及信息的資源共享，這也使得煤礦監(jiān)測信息系統(tǒng)中存在“信息的孤島”，無法做好管理與決策;同時由于目前的監(jiān)測信息系統(tǒng)多是以局域網形式，信息系統(tǒng)的集成與網絡化水平并不高，且儀器儀表所支持的通信協(xié)議也不統(tǒng)一，系統(tǒng)并不整合，因此無法直接或全部進行信息資源共享。

1.1 系統(tǒng)失敗問題

應用串口的通信控件主要是MSComm，其能夠實現(xiàn)智能監(jiān)控功能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的通信核心，采取相應的控件OnComm事件做好激發(fā)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的捕獲。這樣對應用Flash 動畫，容易發(fā)生過度的系統(tǒng)資源消耗，從而造成未被激活的OnComm事件的情況，進而影響上、下位機的通信終端，致使系統(tǒng)失敗。

鑒于這一問題的存在，目前針對現(xiàn)代的煤礦生產過程中，且避免針對不同的監(jiān)控界面會在不同的工作區(qū)域之間體現(xiàn)，從而進一步保障計算機智能監(jiān)控系統(tǒng)自身通信的穩(wěn)定性，更好地發(fā)揮其在現(xiàn)代煤礦生產中的監(jiān)控作用。

1.2 信號不穩(wěn)定問題

在現(xiàn)代煤礦生產中應用計算機智能監(jiān)控系統(tǒng)，有時會存在上機以及下機位之間的命令容易發(fā)生傳輸丟失，由于當前存在干擾信號，非常容易導致整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)大幅度的衰減，在信號的衰減過程中，不但容易導致通信出現(xiàn)失敗的情況，還容易發(fā)生特定狀態(tài)之下的通信失敗。所以要求整個系統(tǒng)之間的硬件，能夠保證將外界的干擾信號盡量地降低，保證能夠將中繼器加在總線位置上[1]。同時，系統(tǒng)程序中也可以考慮對每個指令分三次傳輸，以便使系統(tǒng)通訊故障的概率盡量地降低，使計算機智能監(jiān)測控制系統(tǒng)在現(xiàn)代煤礦工業(yè)生產中的運用更具有保障性。

2 我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢

除了進行現(xiàn)場監(jiān)控，信息系統(tǒng)還應該具備可以針對被測現(xiàn)場的參數(shù)，做出風險分類、危險評估和給出一個簡單的決策方法，并且操作系統(tǒng)和所安裝的應用軟件一定要具有高度一致性，并朝著高度聯(lián)網進一步發(fā)展，所檢測的數(shù)據(jù)信息也應該按統(tǒng)一的格式發(fā)送過去;克服整個監(jiān)控系統(tǒng)之中存在于各個子系統(tǒng)之間“信息孤島”問題，可采取由我國政府共同統(tǒng)一出臺相關的專業(yè)規(guī)范進行信息統(tǒng)一整合，通過共同統(tǒng)一的網絡通信協(xié)議等，直接進行數(shù)據(jù)信息的資源共享與傳送;要建立比較科學、有效的政策法規(guī)，目前有很多的數(shù)據(jù)都是儲存于一身的多個任務做好信息的處理，以及幾個不同的智能聯(lián)網監(jiān)控以及管理系統(tǒng)[2]。

3 現(xiàn)代煤礦生產中使用計算機智能監(jiān)測控制系統(tǒng)的重要性

計算機智能監(jiān)測管理系統(tǒng)，是在電子計算機串行通訊技術的基礎上發(fā)展出來的一個工業(yè)信息集散與管理系統(tǒng)，其工作的基本原理是利用對有無煤感應器、井下煤位感應器、溫度傳感器以及各種傳感器的綜合應用，完成對地帶式物料運輸工作狀況的信息收集，并將工作狀態(tài)信息利用光纖向地面調度室的上位機系統(tǒng)進行傳送，再由上位機以動畫形式將所接受的信號作出實時顯示[3]。

4 煤礦遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著我國煤礦企業(yè)所使用的監(jiān)控系統(tǒng)增多，監(jiān)控系統(tǒng)的問題也逐漸凸顯出來。

1.主要是因為在進行系統(tǒng)的制造流程中缺少規(guī)范，因此，這種情況下，就發(fā)生了不同的生產廠家對于整個監(jiān)控系統(tǒng)設備在應用上的可靠性非常差。加上所研發(fā)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般都帶有很強的針對性，所以，礦井公司在對礦山環(huán)境實施監(jiān)測時會受一定的限制。

2.在遠程綜合監(jiān)控網絡系統(tǒng)中的網絡通信與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議并不相同。傳輸?shù)姆椒ㄌ^于簡單，并且整個系統(tǒng)之中在實用性上比較缺乏，安全性不高，沒有辦法形成完善的體系，因此，不容易實現(xiàn)煤礦在實時以及遠程的綜合監(jiān)測方面的需要。

3.在控制系統(tǒng)設計中使用二維數(shù)組實現(xiàn)將監(jiān)控界面畫面與生產現(xiàn)場設備連接起來。這樣，下位機器可以將所收集的現(xiàn)場信息及時傳到上位機，再由上位機進行相應的匯總和分類，并在二維數(shù)組中寫入帶有一定含義的數(shù)值[4]。同時，通過系統(tǒng)程序可以對二維數(shù)組內數(shù)據(jù)定時讀取，并以數(shù)據(jù)含義為基礎對監(jiān)控界面的顯示實施管理。采用這一方式，保障對二維數(shù)組數(shù)據(jù)的寫入與讀取過程的彼此獨立性，進而實現(xiàn)計算機智能監(jiān)控系統(tǒng)對生產一線工作現(xiàn)場情況的實時顯示與監(jiān)控。

4.計算機技術智慧監(jiān)測信息系統(tǒng)自動控制的技術實現(xiàn)下位機，在計算機技術智慧監(jiān)測信息系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)信息采集，其重要硬件部分組成應該包含：感應器、工業(yè)單片微機、電源電路、感應器接口件、變換集成電路、擴展集成電路、數(shù)字處理電路、話音集成電路、人機對話用戶界面、告警輸出電路及通訊電路等。其中，由各傳感器承擔對各種數(shù)據(jù)的信息收集。以對輸送帶緊張感的自動控制為例，首先利用張力傳感器將輸送帶張力轉換成電訊號，經放大集成電路做過放大濾波處理之后再利用變換集成電路實現(xiàn)對數(shù)值量的變換，此時，當將上、下限設備數(shù)和經過電子計算機整理的數(shù)值量加以比較后，就可得出對應的接點信息和報警信號，其中，接點信息既可以作為對傳送帶上電動機正反轉方向的控制信息，也可以作為對電動機的開關信息而存在。

5 煤礦自動化和智能化生產的技術基礎

5.1 計算機網絡技術

計算機網絡技術，是在傳統(tǒng)計算機與通訊技術相結合的基礎上進一步發(fā)展出來的，指計算機中能夠根據(jù)一定的網絡協(xié)定，把離散的電氣設備連接起來，從而組成一種綜合系統(tǒng)。計算機與網絡技術能夠更好地進行數(shù)據(jù)共享，人們可以在辦公室內對生產現(xiàn)場實施全面監(jiān)視，也可以調閱生產數(shù)據(jù)，大大推動了生產的智能化發(fā)展。

5.2 自動化監(jiān)控與智能管理

礦山的綜合智能化管理，是以工業(yè)以太網為基礎而構建出來的自動化管理統(tǒng)一平臺，將整個礦山的智能化監(jiān)管與控制采用工業(yè)以太網連接起來，從而建立了一個高速統(tǒng)一的網絡結構[5]。

5.3 視覺采集技術

煤礦生產過程實時性監(jiān)測與管控中的一個核心環(huán)節(jié)便是視頻信號采集設備，而電腦視覺科技則是視頻信號采集的核心。所說的計算機視覺技術，即通過計算機設備和智能化裝置替代人眼對事件加以辨識，并通過對所收集來的圖形信號加以加工處理，從而使聲音信號和圖像信息逐步地轉換為數(shù)字信息。計算機視覺技術是一門通過精細的獲取圖形信號的計算機技術，視覺系統(tǒng)主要由聲音監(jiān)測模型、物質和環(huán)境模型、社會信息和組織模型等所構成。

5.4 物聯(lián)網技術

物聯(lián)網信息技術，是把傳感器技術、電子監(jiān)控技術和計算機網絡技術融合起來的一門新興科學技術。物聯(lián)網的科技使用面也十分的廣闊，物聯(lián)網科技在采礦生產與安全管理過程中起到了十分關鍵的角色，能夠利用物聯(lián)網科技推動礦井開采質量的提高。把智能化管理、信息化科技、數(shù)字化生產流程等技術集中起來，從而形成全新的模式，以達到礦山生產的工具、生產者、環(huán)境的協(xié)調性發(fā)展。

6 采用計算機及網絡技術的煤礦監(jiān)測與智能管理

6.1 系統(tǒng)總體設計

智能化生產監(jiān)察體系主要包括三個基礎層面，分別是生產設備層、信息系統(tǒng)層和管理層，信息系統(tǒng)的生產設備層使用的是工業(yè)生產現(xiàn)場總線，能夠有效保障生產現(xiàn)場各個子監(jiān)測具備一定的實時性，同時進行對礦山的井上下排水的系統(tǒng)在通風上的系統(tǒng)應用，包括對于供電等系統(tǒng)的安全生產狀況的監(jiān)測，而現(xiàn)代礦井生產中計算機智能監(jiān)測系統(tǒng)的使用，采取的“一對多”的消息傳輸方法，即由一臺上位機或通過多臺下位機，對井下生產情況和機械設備運行狀況進行監(jiān)測。為了能夠有效地防止相關的系統(tǒng)在通信上出現(xiàn)沖突，保障上、下位機間安全可靠、有序順暢的通信，進行系統(tǒng)通信的設計優(yōu)化十分必要。因此，本文中使用了二層的通信方法，即上、下機間不直接進行相連，而是通過將上飛機位相連至現(xiàn)場的控制中心，每個上飛機位以四個現(xiàn)場控制中心為上線，而每個現(xiàn)場控制中心則以八個下飛機位終端為上線，也就是說計算機智能監(jiān)測系統(tǒng)在現(xiàn)代煤礦中的應用，最多能完成對三十二臺輸送機運行情況的監(jiān)測，這樣，就形成了上機位、現(xiàn)場控制中心、下機位的遞進通信形式。下達的命令先從上機位傳遞至現(xiàn)場控制中心，以現(xiàn)場控制中心為中間環(huán)節(jié)，再把命令下位至機智能終端進行傳遞，而信號的反饋流程也是這樣，從下位機、現(xiàn)場控制中心、上位機依次傳遞。這一通信優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)是現(xiàn)場控制中心，并且將此作為重要的通信媒介，達到協(xié)調緩沖、通信穩(wěn)定的目的。同時還能夠把各種信號匯集在一起，把信號展現(xiàn)到工控機上供管理人員監(jiān)控，最終完成對礦井生產現(xiàn)場的全過程監(jiān)視與自動化管理工作。

6.2 煤礦監(jiān)控和智能管理系統(tǒng)組成

大部分的煤礦工業(yè)所應用的系統(tǒng)是以太網的系統(tǒng)，其中有三個主要的分支，分別是傳輸通道部分、地底部分和井下部分。其中地面工程部分主要包含地面工程網絡設備、控制裝置、數(shù)據(jù)信息服務器設備、控制設備服務器、地面工程換換機、防火墻等。傳輸管道部分主要包含光纖、網線和交換機相連的各類控制設備以及傳感器。井下部分包含防爆交換機、監(jiān)測設備以及對于分站的控制等。

6.3 煤礦監(jiān)控和智能管理系統(tǒng)特征

煤炭生產的特殊性確定了煤炭生產監(jiān)控設備和智能管理系統(tǒng)應該可以持續(xù)二十四小時正常工作，并且產品系統(tǒng)工作的可靠性和準確性要符合煤炭的生產特點以及安全建設要求;網絡構建需要沿著鏈條性架構進行，構建網絡的拓撲架構和連接修復機制，并在300ms內修復網絡間的正常連接;網絡的構建需要符合國際主流接口設計，便于子系統(tǒng)的快捷連接以及后續(xù)功能的發(fā)展;硬件模塊系統(tǒng)以及軟件模塊系統(tǒng)的產品設計需要構建各種可靠性保障，并且需要保證系統(tǒng)工作的可靠性和產品系統(tǒng)的穩(wěn)定能力;信息系統(tǒng)的功能設計要齊全，比如對數(shù)據(jù)的查詢、管理報告的輸出、告警模板、報警記錄、故障監(jiān)測、故障管理記錄、系統(tǒng)日志等;信息系統(tǒng)還需要具有較強的數(shù)據(jù)集成管理功能，可以對礦井的現(xiàn)代化管理工作進行基本的數(shù)據(jù)保障，以做到數(shù)據(jù)的資源共享。

6.4 自動化監(jiān)控與智能管理的使用效果

下位機在計算機的智能監(jiān)測系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)實時收集工作，其主要硬件構成應包含：感應器、工業(yè)單片微機、電源電路、感應器接口件、交換集成電路、擴展電路數(shù)碼處理電路、語音集成電路、人機對話用戶界面、報警輸入輸出電路和通信集成電路等。在其中，由各感應器承擔著對各種數(shù)據(jù)的實時收集，以對輸送帶緊張感的自動控制為例，首先采用張力傳感器將輸送帶的緊張感轉換成電訊號，經擴大集成電路做過放大濾波處理之后，利用變換集成電路實現(xiàn)了對數(shù)值量的變換，由此完成了對輸送帶設備緊張感的自動控制。從而提高了職工的生產安全意識，有效增強了員工責任感，提高了生產管理水平，適應安全生產要求，并及早出現(xiàn)了交通事故隱患，故障發(fā)生與危險隱患整治工作效率更高。

7 結語

綜上所述，通過建設相應的監(jiān)測系統(tǒng)制度，才能確保煤炭開采時的安全性，并提高了行業(yè)內的安全意識。本文主要從當今煤炭生產監(jiān)測的狀況展開研究，并對計算機智能監(jiān)測網絡系統(tǒng)的具體應用和技術展開剖析，期望為現(xiàn)代煤炭生產過程中計算機智能監(jiān)測網絡系統(tǒng)的運用提供一定的參考。

參考文獻：

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[5] 李曉靜.現(xiàn)代煤礦生產中計算機智能監(jiān)控網絡的應用[J].煤炭技術，2014，33（01）：190-192.