隨著國家對煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展的需要，我國各地的大、中、小煤礦陸續(xù)裝備了礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的裝備大大提高了礦井安全生產(chǎn)水平和安全生產(chǎn)管理效率，同時(shí)也對該項(xiàng)技術(shù)的正確選擇、使用、維護(hù)和企業(yè)的安全生產(chǎn)信息化管理提出了更高的要求。目前，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)具有模擬量、開關(guān)量、累計(jì)量采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報(bào)警、控制等多項(xiàng)功能，用來監(jiān)測井下的甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、溫度、煙霧、饋電狀態(tài)、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主要通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并且實(shí)現(xiàn)了甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。近幾年來，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各個煤礦針對以前在礦井監(jiān)測監(jiān)控方面存在的一些問題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，并且與有關(guān)單位共同開展了科技攻關(guān)，取得了一批卓有成效的研究成果，同時(shí)他們還積極應(yīng)用當(dāng)前已有的礦井監(jiān)測監(jiān)控適用新技術(shù)，提出解決方案并且在礦井上、下進(jìn)行了實(shí)施，有效地保障了礦井的安全，取得了良好的效果。

　　1、大型設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦東風(fēng)井實(shí)現(xiàn)了大型設(shè)備的集中監(jiān)控，設(shè)備采集參數(shù)量足、用戶程序設(shè)計(jì)有利于擴(kuò)展，為將來機(jī)房的無人值守創(chuàng)造了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　該礦東風(fēng)井發(fā)大型設(shè)備集中監(jiān)控設(shè)有主監(jiān)控系統(tǒng)、6kV級變電微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和工業(yè)電視視頻系統(tǒng)。主監(jiān)控系統(tǒng)下連扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)、水泵監(jiān)控子系統(tǒng)和空氣壓縮機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)。其監(jiān)控上位機(jī)采用研華IPC610系列工控機(jī)，依靠與各個子系統(tǒng)的通信，集中監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行，監(jiān)測空氣壓縮機(jī)子系統(tǒng)、扇風(fēng)機(jī)子系統(tǒng)和水泵子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、工作狀態(tài)和故障報(bào)警信息等，能夠?qū)崟r(shí)直觀的模擬顯示空氣壓縮機(jī)、水泵和扇風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備的系統(tǒng)模擬圖。

　　該控制系統(tǒng)的明顯特點(diǎn)是各個子系統(tǒng)均能夠保持控制上的相對獨(dú)立性，既可以集中聯(lián)網(wǎng)實(shí)行遠(yuǎn)程控制又能夠獨(dú)立就地控制運(yùn)行，各個子系統(tǒng)互相之間不干擾。使用工業(yè)IPC做“高層面監(jiān)控”，而又用高質(zhì)量的西門子S7系列PLC做“物理層面”的采樣與控制，兩者的控制與數(shù)據(jù)處理配合使用可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，用來完成大型機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控可以說是各顯其能、相得益彰。后臺的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、前置的PLC控制器以及扇風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡，其CPU都設(shè)有看門狗定時(shí)器功能，可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)因?yàn)檐浖收隙罊C(jī)時(shí)系統(tǒng)在無人干預(yù)下的自動復(fù)位。

　　主監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)軟件為Windows2000NT系統(tǒng)，工控軟件為國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的“組態(tài)王”6.02版，特別便于軟件的開發(fā)。視頻系統(tǒng)的數(shù)碼錄像部分采用獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)，使用先進(jìn)的多媒體軟硬件技術(shù)，解決了原先監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榉磸?fù)使用錄像帶而容易產(chǎn)生的畫面不清晰、管理復(fù)雜以及費(fèi)用高昂等問題，可以實(shí)現(xiàn)手工錄像、定時(shí)錄像、視頻移動錄像和布防報(bào)警聯(lián)動錄像，具有錄滿自動刪除功能、攝像鏡頭和云臺控制的功能、軟件防死機(jī)和斷電以后來電自動恢復(fù)啟動的功能。其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)性能，可以在數(shù)據(jù)專線、電話線和寬帶網(wǎng)上傳輸圖像。

　　2、KJ56型煤礦調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

　　為了滿足中小型煤礦的現(xiàn)場實(shí)際需要，山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司唐村煤礦開發(fā)出了一套成本低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)的KJ56型煤礦調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，具有比較好的推廣應(yīng)用前景。

　　整個系統(tǒng)是由7個分站和40只傳感器組成的，測點(diǎn)參數(shù)包括風(fēng)速、瓦斯、電流電壓、設(shè)備開停、風(fēng)門開閉、蒸汽壓、風(fēng)壓、絞車開停以及其運(yùn)行位置等。該系統(tǒng)的控制中心為地面計(jì)算機(jī)，即系統(tǒng)主機(jī)，通過通信接口與各個分站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。分站均通過2芯通信線掛接在一起，相互之間不進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。系統(tǒng)的主機(jī)首先根據(jù)分站與傳感器的連接端口對分站的測點(diǎn)進(jìn)行定義，定義內(nèi)容包括分站的測點(diǎn)數(shù)、測點(diǎn)的端子號、順序號、模擬量還是開關(guān)量等。定義完成之后便選擇“初始化”菜單對每一個分站接著初始化。初始化成功以后，分站就把主機(jī)發(fā)來的定義參數(shù)存入到掉電不丟失數(shù)據(jù)存儲器中。當(dāng)分站因?yàn)楣收蠑嚯娫偎碗姷臅r(shí)候，單片機(jī)能夠自動取出原有的系統(tǒng)定義參數(shù)進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測而不需要系統(tǒng)主機(jī)再對其進(jìn)行初始化。

　　KJJ12型通信接口是由主機(jī)相連接的一個通信信號轉(zhuǎn)換器，它與主機(jī)的通信采用普通的RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，與分站的通信采用本安型、二線制基帶信號；有光耦隔離電路，具有主、從機(jī)自動切換的功能和通信指示的功能，通信誤碼率比較低。在監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，分站內(nèi)的單片機(jī)是不允許出現(xiàn)死機(jī)故障的，所以他們設(shè)計(jì)一套可靠的單片機(jī)自動復(fù)位電路。其中，振蕩器正常工作的時(shí)候會間隔一定時(shí)間（可以進(jìn)行調(diào)整）輸出一個正脈沖給復(fù)位電路，讓單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)在正常工作的時(shí)候卻不斷地輸出一個清零脈沖給振蕩器，使得振蕩器輸出的全部均為低電平，只有在單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候振蕩器才能夠正常工作。

　　3、水泵自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　在礦山井下的水泵房內(nèi)，水泵的電動機(jī)需要根據(jù)水位的變化頻繁地啟動，其操作步驟比較繁瑣、環(huán)境條件惡劣、噪聲偏大、氣溫比較高、人員容易疲勞，特別是在井下發(fā)生水災(zāi)的情況下留人值守泵房也是很危險(xiǎn)的。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號煤礦研究的水泵自動化監(jiān)控系統(tǒng)減輕了工人的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了無人值守，也為全礦聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)字化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，在實(shí)際的應(yīng)用中也有著廣泛的前景。

　　整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與檢測、現(xiàn)場監(jiān)測與控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮等組成，具有自動和就地兩種操作方式。由工業(yè)計(jì)算機(jī)根據(jù)水位的情況來自動啟、停水泵，自動實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作，做出合理調(diào)度。該系統(tǒng)具有過載、欠壓、泄漏和超溫等保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)以上狀況或者電動機(jī)出現(xiàn)故障的時(shí)候能夠自動停止該水泵的運(yùn)行，同時(shí)啟動備用水泵。現(xiàn)場控制中心將采集到的數(shù)據(jù)和調(diào)度策略傳至地面指揮中心，并且可以同步顯示出水泵的運(yùn)行狀況。系統(tǒng)保留了設(shè)備原先的手動控制方式，以便在必要的時(shí)候可以在手動控制下實(shí)現(xiàn)水泵的正常運(yùn)行。系統(tǒng)軟件和客戶端軟件的操作界面全部為中文可視化界面，用戶可以根據(jù)清晰的中文功能顯示實(shí)現(xiàn)全部監(jiān)控操作。

　　水泵房自動化監(jiān)控涉及到電動機(jī)、水泵、射流泵、電動閘閥、電磁閥、儀表顯示和水位檢測等具體設(shè)備，按照水位實(shí)時(shí)檢測、抽真空和自動注水、電動機(jī)啟動與閘閥操縱、參數(shù)通信與屏幕顯示、故障預(yù)防檢測五個環(huán)節(jié)順序操作。將PLC技術(shù)應(yīng)用到礦山井下的水泵房中，可以按照“避峰填谷”的原則，合理地調(diào)度各臺水泵的輪流工作與“適時(shí)啟動”，既避免了人工判斷水位的不準(zhǔn)確、杜絕了水泵人為的頻繁啟動，也實(shí)現(xiàn)了在用電低峰期啟動水泵的功能，提高了水泵房的可靠性、用電效率、經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)代化管理水平。

　　4、智能監(jiān)控終端在通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　礦井通風(fēng)機(jī)是對礦山井下送風(fēng)的重要設(shè)備，通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)關(guān)系到對礦井送風(fēng)的質(zhì)量。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)械制修廠研制出一種由ST-JK06系列智能監(jiān)控終端組成的礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并且根據(jù)氣壓、危險(xiǎn)氣體含量、溫度與濕度等現(xiàn)場環(huán)境實(shí)際情況有效地控制通風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，既能夠滿足現(xiàn)場對空氣的要求，又可以避免過量送風(fēng)，降低了能源的消耗，同時(shí)也為安全生產(chǎn)提供了可靠的保證。

　　ST-JK06系列智能監(jiān)控終端不但能夠?qū)ぷ鳜F(xiàn)場的危險(xiǎn)氣體以及風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度與濕度等物理參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且能夠?qū)恿ΓㄍL(fēng)機(jī)）的供電電壓、電流、頻率和功率等電參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且由該終端向監(jiān)控中心發(fā)送信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控中心對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視的目的；由監(jiān)控中心向智能監(jiān)控終端發(fā)送控制指令，就可以對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效控制。該終端以采樣原理作為理論依據(jù)，采用高性能嵌入式系統(tǒng)ARM，綜合運(yùn)用DSP技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、自動控制技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)和貼片安裝工藝等一系列先進(jìn)的技術(shù)與工藝，實(shí)現(xiàn)了各種交、直流電量參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、線性交換、計(jì)算和分析；同時(shí)，該終端具有模擬量輸入/輸出、開關(guān)量輸入/輸出、鍵盤輸入/液晶顯示等功能。

　　鑒于電動機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控已經(jīng)成為多數(shù)用戶對設(shè)備的技術(shù)要求，ST-JK06系列智能監(jiān)控終端可以完成對電動機(jī)工作電流、電壓、功率和電度等參量的檢測，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電動機(jī)運(yùn)行的故障，防止電動機(jī)燒毀。此外，該系統(tǒng)不僅可以對單臺通風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，還可以利用ST-JK06系列智能監(jiān)控終端構(gòu)成大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過有線通信和GPRS/CDMA無線通信的方式對多臺通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

　　5、煤礦風(fēng)井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)研制成功

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦東風(fēng)井通風(fēng)機(jī)房安裝G4-73-11№25D礦井主通風(fēng)機(jī)2臺，擔(dān)負(fù)著礦井東翼的井下通風(fēng)，原先的設(shè)備控制都是上個世紀(jì)70年代隨機(jī)帶來的簡易控制柜，早就已經(jīng)不能夠適應(yīng)安全和高效生產(chǎn)的需要。為此，他們和山東省煤炭科學(xué)研究所共同研制成功東風(fēng)井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，滿足了對通風(fēng)機(jī)各種主要參數(shù)的監(jiān)測與控制要求。現(xiàn)場的運(yùn)行實(shí)踐表明：其性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠。

　　該礦東風(fēng)井通風(fēng)機(jī)房的監(jiān)控系統(tǒng)由1臺研華IPC共控機(jī)作為監(jiān)控機(jī)，安裝在主控制室；下設(shè)3臺檢測下位機(jī)，均安裝在通風(fēng)機(jī)房，負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與處理工作。下位機(jī)的控制核心采用ATMEL公司的89系列單片機(jī)，擴(kuò)展有不掉電RAM、看門狗電路、開關(guān)量輸出、開關(guān)量輸入、模擬量輸入、串行通信和電量采集等多個單元，主機(jī)在線監(jiān)測電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、前軸承溫度、后軸承溫度、風(fēng)道靜壓、風(fēng)道全壓、風(fēng)道動壓、設(shè)備轉(zhuǎn)速和通風(fēng)機(jī)通風(fēng)量等相關(guān)參數(shù)。通過對上述參數(shù)的監(jiān)測，動態(tài)監(jiān)測礦井的通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，同時(shí)在線監(jiān)測運(yùn)行通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，并且可以隨時(shí)對備用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行全量程的技術(shù)測定。其風(fēng)壓與風(fēng)量的測量，采用本質(zhì)安全隔爆型傳感器，配接輸入式安全柵，既滿足了《煤礦安全規(guī)程》中關(guān)于煤礦出風(fēng)井對電器的要求，又保證了微機(jī)系統(tǒng)的安全。

　　此外，在配套的工業(yè)電視視頻方面采用工控機(jī)，利用視頻采集卡和MPEG4數(shù)碼硬盤錄像系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視通風(fēng)機(jī)房現(xiàn)場設(shè)備的狀況，可以對現(xiàn)場進(jìn)行動態(tài)錄象、定時(shí)錄像和報(bào)警聯(lián)動錄像功能，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制，具有攝像機(jī)鏡頭和云臺的全方位控制功能，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且處理現(xiàn)場設(shè)備的不正常工作狀況，盡快地消除故障隱患。

　　6、礦用攝象機(jī)工作臺控制器

　　徐州工程學(xué)院和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦研究出一種基于單片機(jī)的礦用攝象機(jī)工作臺控制器，主要應(yīng)用于監(jiān)控輸?shù)V膠帶，并且可以實(shí)現(xiàn)在集控室控制攝象機(jī)的上下、左右移動，以改變監(jiān)控的范圍。

　　在現(xiàn)場的監(jiān)控工作中，要求操作人員在集控室內(nèi)可以通過電腦上的界面按鈕調(diào)節(jié)攝象機(jī)的工作臺移動，而集控室一般距離監(jiān)控現(xiàn)場均比較遠(yuǎn)，因此必須考慮控制信號的傳輸問題，而且由于監(jiān)控的地點(diǎn)比較多（少則十多個多則幾十個），所以集控室對這些工作臺的控制就需要一個連接總線和相應(yīng)的通信協(xié)議支撐。此機(jī)使用的是RS232轉(zhuǎn)RS485總線的接口再進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)楣ぷ髋_的負(fù)載僅僅是1臺攝象機(jī)和相應(yīng)的防護(hù)罩，所以使用小功率的電動機(jī)驅(qū)動即可以滿足要求。鑒于對工作臺的控制精度要求不高，主要是可靠性要好，在傳動方面可以使用塑料齒輪，以降低設(shè)備的造價(jià)。控制器實(shí)現(xiàn)的核心任務(wù)就是接收、判斷集控室發(fā)來的控制命令，然后根據(jù)命令做出相應(yīng)的控制動作。

　　在本機(jī)的設(shè)計(jì)中只有6個有效命令，即上仰、下俯、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、變倍和調(diào)焦，所以相應(yīng)的單片機(jī)程序編寫比較簡單。困難在于確保RS485通信的準(zhǔn)確無誤。因?yàn)镽S485通信方式的發(fā)送和接收都是共用同一個物理通道，所以是一種半雙工的通信方式，也就是說在任何時(shí)刻只允許1臺處理器保持在發(fā)送狀態(tài)，否則就會產(chǎn)生混亂。由于單片機(jī)的串口是全雙工的，所以在控制器上電復(fù)位的期間，規(guī)定控制器全部處于接收狀態(tài)，同時(shí)還要求嚴(yán)格地控制發(fā)送和接收的時(shí)序，控制器只有在檢測到主機(jī)發(fā)送命令完畢的時(shí)候才能夠做出應(yīng)答。試驗(yàn)表明，該控制器調(diào)節(jié)方便、運(yùn)行比較穩(wěn)定、在1000m內(nèi)通信可靠，適合在礦井輸?shù)V現(xiàn)場監(jiān)控使用。

　　7、基于iFIX的煤礦綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)

　　針對目前我國煤礦的整體自動化水平和科學(xué)管理水平相對比較落后以及各個部門之間的信息難以共享的普遍狀況，中國礦業(yè)大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號煤礦研究出了一種基于iFIX的煤礦綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了與下層PLC設(shè)備的通訊，極具廣泛推廣的價(jià)值。

　　濟(jì)寧三號煤礦綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為2層：信息層和控制層。信息層采用了C/S結(jié)構(gòu)，工作站作為iFIXClient，提供了操作員發(fā)送控制命令的接口，服務(wù)器作為iFIXServer，主要通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，是操作員發(fā)送命令的轉(zhuǎn)接口，并利用SQLServer數(shù)據(jù)庫對生產(chǎn)中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔等。控制層采用了Control-Net環(huán)網(wǎng)，通過位于環(huán)網(wǎng)上的ControlLogix分站完成對實(shí)際設(shè)備的控制并且返回控制狀態(tài)和信息等。此外，生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息還可以通過WEB服務(wù)器進(jìn)行瀏覽。同時(shí)為了提高系統(tǒng)控制的可靠性，采用了2臺服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互備。當(dāng)一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障的時(shí)候，另一臺服務(wù)器能夠立即接替它所有的工作。

　　iFIX不能夠直接與井下ControlLogix進(jìn)行通訊，而必須要通過相應(yīng)的I/O驅(qū)動器，濟(jì)寧三號煤礦利用了IntellutionGatewayforServer驅(qū)動程序，簡寫為IGS驅(qū)動。這是專門針對AB公司的PLC硬件而開發(fā)的驅(qū)動，讀取速度非常快。在IGS配置中，先要為數(shù)據(jù)建立一條通道，選取設(shè)備型號；然后建立設(shè)備名，輸入正確的DeviceID；最后建立標(biāo)簽，標(biāo)簽代表的地址就是過程硬件的地址。當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)過多的時(shí)候，可以采用建立多條通道的方法來避免數(shù)據(jù)刷新速度緩慢甚至不能刷新的嚴(yán)重后果。

　　8、楊村煤礦遠(yuǎn)程生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司楊村煤礦堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主”的方針，力求安全生產(chǎn)工作從被動防范向源頭管理轉(zhuǎn)變。該礦建立了加大視頻監(jiān)控系統(tǒng)及安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，利用安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備與攝像機(jī)等實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控，地面調(diào)度指揮中心可直接對井下情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。兩套系統(tǒng)的結(jié)合使用，不僅能直觀監(jiān)視和記錄井下現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，通過KJ95安全監(jiān)視系統(tǒng)在井下安裝瓦斯傳感器、溫度傳感器等設(shè)備反饋的信息，還可及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗子，防患于未然，也能為事后分析事故提供有效的資料，為今后安全生產(chǎn)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　（1）遠(yuǎn)程生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

　　①網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的圖像傳輸和共享。

　　②可擴(kuò)展性。控制部件采用集中式結(jié)構(gòu)與嵌入式等技術(shù)可方便靈活地進(jìn)行擴(kuò)充，充分保證系統(tǒng)在將來的適應(yīng)性，盡可能不再重復(fù)投資。

　　③可用性和可靠性。采用當(dāng)今先進(jìn)的視頻壓縮方式，低帶寬、低延時(shí)，全雙工，回放查看清晰度高。

　　④互冗余備份。無論是管理服務(wù)器還是錄像服務(wù)器都支持相互冗余備份，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠有充分的技術(shù)保障。

　　（2）建設(shè)完善的遠(yuǎn)程生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　視頻采集設(shè)備安裝在礦井主要運(yùn)輸、行人大巷和主要的采區(qū)工作面。

　　①建立各相關(guān)部門的應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。在事故發(fā)生后，該系統(tǒng)可第一時(shí)間自動以短信通知模式召集領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門的應(yīng)急會議，并將監(jiān)控圖像導(dǎo)入會議室，供快速決策啟動應(yīng)急程序，以防止和減少人員傷亡。

　　②建立生產(chǎn)現(xiàn)場視頻會議系統(tǒng)。以利于礦領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)相關(guān)部門對生產(chǎn)現(xiàn)場井下安全生產(chǎn)的教育和培訓(xùn)，提升工作人員的安全意識和工作能力。

　　③建立專業(yè)技術(shù)管理隊(duì)伍。利于正確操作監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)維修各種故障，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　④建立嚴(yán)格的考核制度。針對以上幾個方面內(nèi)容進(jìn)行獎罰，以保障監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

　　⑤建立有效的聯(lián)防互促組織。單一方面的視頻監(jiān)控只能做到視頻圖像上傳管理，還需與礦上其它單位監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，調(diào)度指揮系統(tǒng)才能將礦井各方面信息進(jìn)行掌握。

　　9、選煤廠多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的研究

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦選煤廠先后完成了“選煤廠微機(jī)監(jiān)控管理、控制系統(tǒng)”、“光纖工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)”、“煤質(zhì)分析電腦信息反饋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”、“設(shè)備故障診斷系統(tǒng)”等項(xiàng)成果，只是這些系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，不能實(shí)現(xiàn)信息資源的交互共享。為此，他們開展了“興隆莊煤礦選煤廠多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性研究”，認(rèn)為該廠建立多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了條件。

　　興隆莊礦選煤廠多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是集該廠微機(jī)監(jiān)控管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)信息反饋系統(tǒng)、設(shè)備故障診斷系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝動態(tài)圖形監(jiān)視光纖工業(yè)電視圖像及音頻信息于一體的新型處理模式，可以將圖像、數(shù)據(jù)的管理信息傳送至有關(guān)的廠領(lǐng)導(dǎo)及車間，為正確迅速地指揮生產(chǎn)和及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整、分析生產(chǎn)結(jié)構(gòu)提供了方便、快捷的手段。

　　興隆莊礦選煤廠多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是：充分結(jié)合現(xiàn)有的微機(jī)監(jiān)控管理及各種計(jì)算機(jī)信息的應(yīng)用現(xiàn)狀，兼容和包含現(xiàn)有設(shè)備的投資，保護(hù)原有硬件和軟件資源；充分發(fā)揮和應(yīng)用現(xiàn)有的先進(jìn)的多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并考慮今后的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)發(fā)展，便于系統(tǒng)擴(kuò)展，保持技術(shù)的連續(xù)性；采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，盡量降低系統(tǒng)造價(jià)，提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。該系統(tǒng)的配置及功能如下：首先建立多媒體信息處理中心，配置多媒體節(jié)目編輯、創(chuàng)作和播放制作設(shè)備；在廠領(lǐng)導(dǎo)及車間辦公室設(shè)置多媒體工作站，通過多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)可以在各個辦公室共享廠生產(chǎn)動態(tài)模擬圖、工業(yè)電視圖像、CD—ROM播放資源及閉路電視節(jié)目；通過光纖與上級單位如礦調(diào)度及局調(diào)度聯(lián)網(wǎng)，共享資源；通過與Internet網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)選煤廠CIMS打下基礎(chǔ)。

　　10、地面排矸多媒體機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦選用的地面排矸多媒體機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)，不僅保證機(jī)車速度而且保障運(yùn)輸安全，較好地解決了機(jī)車在運(yùn)輸車場的通過能力問題，創(chuàng)造了顯著的效益。

　　該系統(tǒng)由室內(nèi)集控設(shè)備和現(xiàn)場信號設(shè)備組成。其中，控制機(jī)車運(yùn)行的信號設(shè)備均設(shè)在現(xiàn)場，有電動轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號機(jī)、傳感器和攝像儀，轉(zhuǎn)轍機(jī)可以改變機(jī)車的行車方向，信號機(jī)指示機(jī)車的開停，傳感器跟蹤監(jiān)測機(jī)車位置，攝像儀監(jiān)視車場列車占道情況；室內(nèi)設(shè)備由操作控制臺、繼電器柜、電源柜、防雷柜以及大屏幕顯示器等組成。系統(tǒng)主機(jī)984-385控制軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，整個程序分為兩個程序段。在第一個程序段中，系統(tǒng)清零、傳感器短路狀態(tài)檢測程序、進(jìn)路狀態(tài)控制程序都是整個軟件核心部分。該程序控制進(jìn)路查詢、占用、解鎖間的轉(zhuǎn)換、信號機(jī)開放和一些提示信號以及轉(zhuǎn)轍機(jī)的自動控制信號。第二程序段含送進(jìn)路和解鎖進(jìn)路程序、電動轉(zhuǎn)轍機(jī)控制與報(bào)警程序以及數(shù)據(jù)傳送程序。

　　該系統(tǒng)有著以下功能特點(diǎn)：采用美國具有國際先進(jìn)水平的可編程控制器作為系統(tǒng)控制主機(jī)，可實(shí)現(xiàn)程控方式、集中控制、手動操作三種控制方式；圖象監(jiān)視洗矸倉、選矸倉、道口及翻籠工作情況，顯示機(jī)車車號、列車位置、進(jìn)路占用、信號顯示、轉(zhuǎn)轍機(jī)岔尖位置等信息；信號機(jī)燈泡斷絲、轉(zhuǎn)轍機(jī)岔尖不到位、傳感器電氣故障實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警；機(jī)車闖紅燈時(shí)，闖紅燈地帶紅光帶閃爍；統(tǒng)計(jì)洗矸倉、選矸倉、井口及翻籠處矸石車數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需要打印車輛調(diào)度管理的各種數(shù)據(jù)；留有與礦聯(lián)網(wǎng)及井下機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)接口；首次應(yīng)用的間隙鐵軌道傳感器具有防震、防水和防砸等功能，性能穩(wěn)定可靠。

　　11、基于CAN總線的自主移動機(jī)器人聲納數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司北宿煤礦根據(jù)自主移動機(jī)器人實(shí)時(shí)導(dǎo)航的需要，提出了一種基于CAN總線的移動機(jī)器人聲納數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。針對自主移動機(jī)器人的工作特點(diǎn)，利用CAN總線技術(shù)設(shè)計(jì)了多聲納傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)化，降低了系統(tǒng)的連線數(shù)量，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性，同時(shí)確定了該系統(tǒng)和工控機(jī)之間的CAN總線通信協(xié)議，并給出了系統(tǒng)硬件框圖和軟件流程圖。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值及較高的可靠性、實(shí)時(shí)性。

　　自主式移動機(jī)器人是適應(yīng)在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作的機(jī)器人。新研制的聲納導(dǎo)航自主移動機(jī)器人采用四輪或者兩輪驅(qū)動差動轉(zhuǎn)向的方式，每一個驅(qū)動輪均采用一臺直流伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動。其硬件系統(tǒng)主要由聲納數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工控機(jī)主控制系統(tǒng)和驅(qū)動電機(jī)測控系統(tǒng)等組成。其中，聲納數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括Polaroid6500聲納傳感器、數(shù)據(jù)采集板、CAN總線適配卡等；工控機(jī)主控制系統(tǒng)包括工控機(jī)以及各種外圍器件；驅(qū)動電機(jī)測控系統(tǒng)主要由EPOS運(yùn)動控制器、編碼器、減速器和直流伺服電機(jī)等組成。EPOS是模塊化結(jié)構(gòu)的數(shù)字伺服控制器，具有轉(zhuǎn)矩、速度和位置等多種運(yùn)動控制方式，基于CANopen協(xié)議，通過CAN總線與主控計(jì)算機(jī)通信，能獨(dú)立控制單獨(dú)或者多軸直流伺服系統(tǒng)，所有軸都能夠通過CAN總線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和同步運(yùn)動控制。

　　環(huán)境信息通過聲納數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以距離的形式傳送到工控機(jī)，工控機(jī)中的數(shù)據(jù)處理模塊識別出環(huán)境信息，主控微機(jī)通過查詢專家系統(tǒng)獲得當(dāng)前的運(yùn)動規(guī)則并對EPOS運(yùn)動控制器發(fā)出相應(yīng)的命令，最后EPOS運(yùn)動控制器根據(jù)得到的指令對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障導(dǎo)航。該系統(tǒng)在1Mbps波特率下運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，滿足了機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的需要。