一、概述

煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。随着计算机应用在各行各业的逐步普及，煤炭生产水平目前逐步实现了自动化，生产效率大大提高。因为煤矿开采的特殊环境，容易发生事故，煤矿行业也被称为高危险的行业。利用监控系统软件，地面或中心监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，通过在井下安装温湿传感器瓦斯探测器，能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手图像资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。因此监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。

随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及矿务局自身现代化管理的需求，煤矿安全监测系统越来越体现出其重要性。

二、系统功能要求

安全生产监控系统容通风安全环境监测监控、矿井生产监测监控和工业摄像监视监控于一体。可就地显示瓦斯浓度、风量、风压、温度等参量。监控中心对各种传感器的信息数据进行实时采集、处理和超限判别。超限情况时监控中心及现场均应有语音或声、光报警。通过远程开关可实现风电瓦斯闭锁，监控中心也可根据要求进行远程人工断电/复电。
监测主机的信息能够实时、准确、稳定地上传到煤矿集团公司监测监控信息网。
系统必须具有系统煤矿安全标志，井下监测点的设置应符合《煤矿安全规程》的要求。


三、系统组成要求

系统主要由地面中心站设备、传输接口、井上下分站(或干线驱动器)、传感器、传输电缆、信号电缆及光缆等组成。

地面中心站主机与分站(或干线驱动器)之间采用光缆连接。

1、地面中心站
地面中心站的监测主机选用工业控制计算机, 一台工作，一台热备用。主机通过传输接口与地面、井下各分站通讯，监测主机配置打印机。系统主机可为双机热备方式实现自动切换，也可人工干预双机切换。
地面设4个终端机，分别设在总工室、通风区、安监站和监控中心。
中心站主机显示器可以显示动、静态图形、数据、曲线、采掘工程平面图、风流图、模拟量配置图等。在网络上的任一台授权的工作站上能够显示所有的参数。

2、井下设备配置
为防止井下有毒有害气体危害人身和设备安全，在井下采区工作面、掘进头及主要巷道、机电硐室等处可选择安设瓦斯、温度、一氧化碳、风速、负压等环境监测传感器；在风门处设风门开关传感器；对风机、皮带、变电所开关等机电设备的状况监测和监控。
分站将监测信息传送到地面中心站，当瓦斯超限时，由分站自主判别后可对有关设备实时断电，必要时也可以通过主机实现异地断电。

四、实现方法

1、系统拓扑图

2、上位机软件(用于主机和备机)
主机、备机软件采用《世纪星》监控组态软件，可以实现：双机热备、图形动画显示、报警、曲线等功能。
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了Windows的各种便利功能。
《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

五、软件设计

1、综采工作面

2、掘进系统