数字化矿井综合监测信息系统设计与实现
矿井掘进机在线监测监控系统的设计与应用
机 械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING&AUTOMATION No1 Feb第1期(总第224期)2021年2月文章编号=672-6413(2021)01-0172-02矿井掘进机在线监测监控系统的设计与应用郭鑫彤(西山煤电股份有限公司西铭矿，山西太原030052)摘要：矿井掘进机作业大多采用人工手动控制的方式，掘进效率低，故障难以发现，而且现场工作时刻威胁着工人的生命安全。
为此，设计了一套基于PLC和CAN总线通信的矿井掘进机在线监测监控系统。
根据设计的系统总体架构，分别对其硬件和软件进行了设计和开发。
实际应用效果表明：该监测监控系统达到了预期目标，可实时掌握掘进机的运行状态，大大提高了掘进机掘进的安全性、可靠性和工作效率。
关键词：矿井掘进机；在线监测；监控系统中图分类号：TP273：TD421.5文献标识码：A0引言掘进机是矿井巷道掘进的重要设备，目前，随着煤矿生产规模的不断扩大以及综采面掘进速度的不断加快,从而对掘进机的掘进效率和安全保障提出了更高的要求。
煤矿井下生产环境复杂恶劣，作为核心的采掘设备，掘进机在采掘过程中会存在以下隐患：①采掘过程易受矿井环境干扰，加上掘进机运行时自身受强烈振动，极易损坏而造成事故；②目前，综采面大部分仍然采用人工手动的控制方式控制掘进机推进，工作人员必须常驻现场，其生命安全遭受诸多因素的威胁,如粉尘浓度过高、工作面瓦斯泄漏或者掘进机自身原因等［12。
因此，对掘进机进行全方位在线监测监控非常有必要，不仅可以保障井下工作人员的生命安全,还将会提高矿井生产自动化水平和生产效率。
本文针对悬臂式掘进机设计了一套基于PLC和CAN总线通信的在线监测监控系统，通过地面监控平台和井下上位机可对掘进机的工作过程进行全方位、全生命周期的动态监测监控，为工作人员掌握现场情况和实现远程遥控提供了数据参考。
1掘进机在线监测监控系统架构图1为矿井掘进机在线监测监控系统的整体架构。
煤矿安全监测系统的设计与实现
煤矿安全监测系统的设计与实现煤矿安全监测系统的设计与实现是为了提高煤矿安全管理水平，预防和减少矿井事故发生，保障矿工安全的一项重要工作。
本文将就煤矿安全监测系统的设计原则、功能模块、技术手段等方面展开探讨，并介绍实际应用中的一些可行措施。
首先，为了设计一个高效可靠的煤矿安全监测系统，需要明确几个设计原则。
首先，安全性是最重要的原则。
煤矿是一个高风险行业，系统设计必须保证矿工生命安全，严格遵守相关安全标准和法规。
其次，系统应具备实时性和准确性。
及时获取和传输矿井各项数据，及早发现异常情况，为矿工提供及时有效的预警和避险机会。
再次，系统应具备可靠性和稳定性。
作为关系到矿工生命安全的系统，必须能在各种环境条件下稳定运行，并具备容错和备份机制，以防数据丢失或系统崩溃。
其次，系统应具备可扩展性和可定制性。
不同矿井在煤矿安全方面面临的问题和需求不尽相同，系统应具备可根据实际情况进行修改和扩展的能力。
接下来，需要考虑煤矿安全监测系统的功能模块。
一个完善的系统应包括以下几个关键模块：首先，传感器模块。
传感器模块用于获取矿井内的各项数据，如气体浓度、温度、湿度、风速、地应力等，这些数据可以通过实时采集并传输到监测系统中进行分析和处理。
其次，数据处理与分析模块。
该模块用于对传感器采集到的数据进行处理和分析，并生成相应的报表和图表，以便矿井管理人员了解矿井内的情况，并及时做出相应的决策。
再次，预警与报警模块。
该模块用于监测系统对异常情况进行预警和报警，当矿井内出现可疑情况时，系统可以通过声光报警和短信通知相关人员，以便及时采取措施应对。
最后，可视化显示模块。
该模块通过界面直观地展示矿井各项数据和监测结果，使矿井管理人员能够直观地了解矿井情况，方便进行数据分析和决策。
在具体实施煤矿安全监测系统时，可以采用以下几种技术手段：首先，利用无线传感器网络技术。
无线传感器网络可以实现对煤矿各处的数据采集，避免布线困难和设备安装的局限性，具备低功耗、无线传输等特点。
矿井综合自动化系统的设计与实施的开题报告
矿井综合自动化系统的设计与实施的开题报告一、选题背景随着信息化技术的不断发展和应用，在矿山生产过程中，矿井综合自动化系统的应用越来越普遍，成为提高生产效率、保障生产安全的重要手段。
矿井综合自动化系统可以通过物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段实现对矿山生产过程的监测、控制和管理，提高生产效率、降低成本、减少人力资源的浪费，促进矿山可持续发展。
二、选题意义矿井综合自动化系统是信息化技术与矿山生产管理紧密结合的产物，在能源、钢铁、化工等诸多产业中都有广泛应用。
本文旨在通过对矿井综合自动化系统的设计与实施，探究矿井自动化控制技术在提高矿山生产能力、保障生产安全、降低生产成本等方面的应用价值，为我国能源、冶金等产业的转型升级提供技术支持和理论指导。
三、研究目标本文的研究目标是设计和实施一种高效、可靠、灵活的矿井综合自动化系统，实现对矿山生产过程的自动监测、自动控制、自动报警和数据管理，并在实践中验证该系统的应用效果和经济效益。
四、研究内容和方法1.研究内容(1)矿井生产过程的分析和评估，确定自动化应用的优化方案。
(2)通过物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段实现对矿井综合自动化系统的设计。
(3)基于PLC控制器，开发矿井综合自动化系统的控制程序，实现对达到预设条件的生产现象如转速、流量、温度等自动控制。
(4)通过建立数据采集平台，实现对生产数据的采集、监测及分析，并实现对数据的储存和管理。
(5)系统实验和测试，对矿井综合自动化系统进行验证和评估，分析系统的应用效果和经济效益。
2.研究方法(1)文献综述和实地调研，掌握矿井生产过程的特点和现状，以及自动化技术的发展趋势。
(2)系统设计和实施，采用物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段，设计并实现矿井综合自动化系统。
(3)基于PLC控制器，编写矿井综合自动化系统的控制程序。
(4)部署数据采集平台，实现对生产数据的采集、监测及分析，并实现对数据的储存和管理。
基于.NET的煤矿安全监测系统的设计与实现
本文提 出并设计 了一套基 于． Ｅ Ｎ Ｔ的煤矿安全监测系统 。
该系统通过实时采集 由井 下传感 器传送 上来的数据 ， 微软 在
．
Ｎ 架基 础上 ， ＥＩ 框 实现 了数据 的即时分析与 网络综合查 询的
功能 。用户只需通过访 问 Ｉｔｒｅ 就 可以通过直 观的地 图或 ｎｅｎｔ
曲线、 报表等方式查 看井下各 测点 的实时信 息。系统还 可 以 借助移动短信发送设备将预警信息 以手机短信的方式在第一 时间内发送给煤矿企业相关人员 。
务 于煤 炭生 产单位内部的超 级管理 员及 系统操 作员 ， 完成与 系统设置 相关 的各 项操 作。 ２ 基 于 Ｂｏ ｓｒＳ ｒ ｒ 式 的查询 子系统 。该部 分主 要 ） ｒ ｅ／ ｅｖ 模 ｗ ｅ
收稿 日期 ：０６— ９— Ｏ 修订 日期 ：０６—１ －０ ２０ ０ ２ ； ２０ １ １ 作者简介 ： 刘￣ （９ ９一 ， ， ＇ ６ ） 男 山东单县人 ， １ 副教授 ， 博士 ， 主要研究方 向： Ｉ 、 ＧＳ 计算机应用 ； 卢秀山（ ９ １ ， ， １ 一） 男 江苏宿迁人 ， ６ 教授 ， 博士生 导师 ， 博士 ， 主要研究方 向： 全球卫星定位系统 、 现代测量误差与数据处理 理论 ； 赵 红波 （ ９０一） 男 ， 士 ； 石奉 华 （ ９ １一 ， ， １８ ， 硕 １８ ） 女 山西交 城
２ 系统 功能设 计
在 Ｃ ｅｔＳｒｅ、 ｒ ｓｒＳ ｒｅ、 ｂｌ Ｓｒｅ 混 合 体 系 ｉ ／ ｖ ｌ ｎ ｅ ｒ Ｂｏ ｅ ｅ ｖ ｒ Ｍｏｉ ｅｖ ｒ ｗ ／ ／ ｅ 基础上 ， 系统各 功能模块 开发完成后 ， 完全可 以依据生产管理 的流程选择不同的模块或组 件进行 组合 ， 通过 设置模 块的功 能和模块之间的关系满足不同的管理需求 。这样有助于提高
矿井综合信息网络化设计方案
矿井综合信息网络化设计方案1. 引言随着信息技术的快速发展，各行各业都在积极探索网络化设计方案，以提高工作效率和数据安全性。
矿井作为一个关键的生产基地，亦需要进行网络化设计，以实现信息的快速共享和准确传递。
本文将探讨矿井综合信息网络化设计方案，旨在加强矿井的管理和监控，提高工作效率和安全性。
2. 设计目标矿井综合信息网络化设计方案的主要目标如下： - 实现矿井内部各个部门之间的信息共享和传递； - 提高矿井生产效率，降低人力资源成本； - 加强矿井安全监测和故障预警能力； - 提升矿井管理水平，优化资源配置。
3. 设计方案为实现上述目标，本方案将采用以下措施：3.1 网络架构设计矿井综合信息网络化设计方案需要建立一个安全稳定的网络架构。
该架构包括主控中心、矿井局域网和矿井物联网等组成部分。
主控中心负责数据的中央存储和管理，矿井局域网连接矿井内各个部门和设备，用于内部信息共享和传递。
矿井物联网通过传感器等装置，实时监测矿井设备运行状况和环境参数，将数据传输给主控中心。
3.2 数据管理和共享主控中心将建立一个统一的数据库，用于存储和管理矿井各个部门的数据。
该数据库能够快速响应各部门的查询请求，并确保数据的安全性和完整性。
同时，主控中心还提供数据共享功能，使得各部门能够方便地获取所需数据，从而加强信息交流和协作。
3.3 运行监测和故障预警矿井物联网系统将通过传感器监测矿井设备的运行状态和环境参数。
监测数据将实时传输给主控中心，并进行分析和处理。
主控中心可以通过数据分析和建模技术，对设备运行状况进行预测和评估，及时发现故障和异常情况，并发出预警信号。
这将有助于减少设备故障对生产造成的影响，并提高矿井的安全性和稳定性。
3.4 管理和调度优化矿井综合信息网络化设计方案将建立一个综合管理系统，用于管理和调度矿井的各项工作。
该系统将整合矿井生产、设备维修、人员管理等功能，实现统一的计划和任务安排。
通过数据分析和建模技术，系统可以优化资源配置和作业计划，提高生产效率和经济效益。
数字矿山综合数据集成平台建设解决方案
涉及关键技术：
矿山生产过程数据与管理数据的整合引擎技术 基于XML与Web服务的数据服务总线技术 基于Web服务的统一数据访问接口技术。
数据资源规划
基于企业多维信息建模方法，由以下过程组 成： 业务流程分析与建模 企业统一数据建模 基于XML的数据描述与交换规范。
3. 每个应用系统的开发人员以及 遗留应用的接口人员根据给定的
接口进行应用系统的开发
谢谢大家！
综合数据集成平台的建设成为矿山企业的迫切 需求。
煤矿的数字化建设现状
在不同业务层次上建立了面向不同业务或者管理 需求的计算机系统
如在生产过程控制层上建设了工作面生产监测、瓦斯 监测、矿压监测、人员定位、洗选集控、视频监控等 自动化系统，建设了生产调度中心，实现了矿井生产 的集中监控
如在经营管理层建立了许多面向不同业务的应用软件 系统，如物资管理系统、运销管理系统等
数据转换
源数据库 适配器
适配器
数据格式转换 数据转换
统一数据软总线
数据传输
数据转换 数据格式转换
数据应用和展现 统一门户
数据转换
适配器
统一数据软总线
适配器 适配器
企业应用系统
适配器
适配器
消息中
消息中
间件 XML 间件
适配器 适配器
适配器 适配器
基础数 据库
数据集市/ 数据仓库
总部应用系统
矿山综合数据共享模块
口
层
……
数 据 集
事件 数据库
实时/历 史数据库
数据整合
关系 数据库
空间 数据库
成 层
矿山信息模型
矿山数字化研究与矿山测量在其中的作用
矿山数字化研究与矿山测量在其中的作用摘要：随着数字地球的发展和国家对企业信息化的要求，利用信息化带动矿山等传统企业的发展，数字矿山（digitalmine，dm）应运而生。
数字矿山技术的全面综合分析、动态监测预报、决策制定等强大功能，使得它的应用和发展得到了业界的足够重视。
而矿山测量作为最基础的工作，在这种新的前提与背景下也须有新的发展。
文章在讨论数字矿山的概念、意义、特征、组成和结构层次的基础上，研究讨论了矿山测量工作在数字矿山建设中的任务、技术支撑、主要研究内容和目标以及矿山测量的工程化。
关键词：数字矿山矿山测量数字化制图地理信息系统地球空间信息科学1、”数字矿山”的定义“数字矿山”是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山测量技术、信息科学、人工智能和计算机科学为理论基础，以计算机技术和通信技术为主要支撑，建立起的一系列不同层次的原型、系统、模型的集成。
具有海量数据和多种数据的融合以及空间化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统。
它是信息化、数字化的虚拟矿山，是用信息化与数字化的方法来研究和构建的矿山。
通过它可以了解整个矿山系统所涉及的信息过程，特别是矿山系统多体之间信息的联系和相互作用的规律。
数字矿山是一个复杂的多学科技术交叉形成的综合性数字化矿山生产管理系统，它涵盖了矿山建设、安全生产、管理经营等内容。
数字化矿山不是gis概念的简单延伸，而是一个包含多者特征的崭新的概念。
数字矿山及其战略意义在于，它采用现代信息技术、数据库技术、三维可视化技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术等，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理，根据实际的应用要求，建立矿山规划设计、矿山安全生产管理、矿山应急救援指挥、矿山经营管理、矿山办公自动化等应用系统。
从而做出有利于生产要素组合优化的决策，达到企业资源合理配置，求得最大的经济效益。
矿山安全信息化管理系统设计与实现
矿山安全信息化管理系统设计与实现矿山安全是一个至关重要的问题，它涉及到数以万计的工人的生命安全，以及大量财物的保护。
在过去的几十年里，由于经济发展和推广新的技术，矿山安全得到了不断的改进。
然而，仍有许多矿山事故时有发生，因此开发新的技术和管理手段便成了一项紧迫的任务。
信息技术通常可以用于改善工业领域的安全，例如用于监测、追踪和预测矿井中存在的问题。
所以矿山安全信息化管理系统的设计与实现是一个非常重要的任务。
一、安全信息化管理系统的概念矿山安全信息化管理系统是矿山管理部门用于管理和监督矿山工作的信息处理系统。
它用计算机网络技术对矿山内的数据进行采集、处理、分析和存储，并根据这些数据提供安全管理的建议和解决方案。
矿山管理部门可以根据数据的实时变化和分析结果进行调整，从而提高矿山安全水平和管理水平。
二、安全信息化管理系统的架构安全信息化管理系统的架构通常包括以下四个部分：1. 传感器模块传感器模块是矿山内部的传感器系统，用于监控、测量矿场空气质量、水质、火灾等安全相关的问题。
2. 数据采集和处理模块数据采集和处理模块用于接收传感器模块产生的数据，并将其进行处理、分析和存储。
这个模块通常由一些特殊的软件和硬件组成。
3. 数据显示和预警模块数据显示和预警模块用于在不同层级的管理人员中提供安全数据，并提供一系列的报警和预警系统，确保在发生突发事件时能够迅速作出反应。
4. 系统管理模块系统管理模块用于管理安全信息化管理系统，包括对系统进行维护、升级和备份等方面的管理。
三、我的设计与实现我在设计和实现矿山安全信息化管理系统时，主要考虑了以下几个方面：1. 数据采集和处理模块的设计我使用了一些特殊的传感器设备，来进行数据的采集和处理。
这些设备包括测氧仪、防爆电气检测设备、火灾探测器、温度计、压力计、PH计、电表等。
这些设备安装在矿场的重点区域，如掘进面、风井、五氧口、变电站、中控室、水泵房等。
这些设备采集到数据后，将通过自动上传到数据采集服务器，并进行处理和存储。
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数字化矿井综合监测信息系统设计与实现
【关键词】数字化矿井；监测管理；系统
0 绪论
1）数字化矿井综合监测信息系统开发背景
近几年，随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要，煤矿安全监控监测系统得到了普遍应用。
煤矿安全监测系统是指对煤矿的风速、烟雾、瓦斯、温度、一氧化碳等环境参数和矿井的运输、排水、生产、提升等环节的各种设备的工作状态进行控制和监测，用计算机分析处理并得到相关数据的一种系统。
系统的装备大大提高了矿井安全生产水平和安全生产管理效率。
随着中国经济的快速发展，给中国的矿产开采行业带来了巨大的机遇，同时也带来了挑战。
2）解决的主要问题
本系统是建立在整个数字化矿井系统之上的子系统，现代煤矿监测监控系统由4部分组成：监控主机、计算机网络及监控软件；传输接口和传输通道；井下数据采集分站；各种传感器及执行器。
如何根据企业需求，设计满足需要的数字化矿井监测信息系统是本文要解决的主要问题。
本项目研发的意义在于保障煤矿安全，要求能够收集大量的一手数据并做出快速反应。
1 数字化矿井综合监测信息系统需求分析
1.1 系统概述
1.1.1 项目背景
本系统是利用计算机及相关软件来控制、监控矿井下七类设备的，以达到管理人员及时掌握井下设备运行状态，并能做出相应决策的辅助系统。
1.1.2 工作主界面
系统主界面主要包括：系统分类、系统设置、系统管理、联网管理、设备状态、系统维护、使用说明七项功能菜单。
1.2 需求问题描述
1.2.1 数据信息采集及远程设置
能够调用企业所提供的函数，完成各站点，各监测点信息的自动定时（轮循）采集，放存储于数据库；四个通道的采集值，上限、下限。
1.2.2 基本信息管理
分站：编号，投入使用时间，是否巡检，位置，负责人，电话，分站名称，分站类型；分站属性，所属工作面，四个开关的表示内容。
四路采集信息的表示内容。
监测点：编号，投入使用时间，位置，设备健康状态、监测点类型、设备名称，对应的分站；各监测点所对应的图片。
底图：对应一张总图，分站对应一张分图，点击总图的分站，弹出该分站的对应的分图，点击分站上的监测点，弹出该监测点的基本信息。
1.2.3 报警
报警：上限报警，下限报警。
报警自动提示：自动弹出报警信息，语音提示。
报警处理：点击，处理人员、处理时间、处理标注。
1.2.4 查询统计
（1）所有分站情况；
（2）查看各站点的开关变化情况；
（3）查看采集错误；
（4）所有监测站的情况；
（5）某一时间段内，不同分站、不同监测点、不同类型监测、报警信息查询的分析统计。
1.2.5 图形化展示
点击总图的分站，弹出该分站的对应的分图，点击分站上的监测点，弹出该监测点的基本信息。
同时有监测点的图片。
1.2.6 用户名权限
领导、设备管理、报警处理员。
1.2.7 采集错误
设置几次采集不成功认为是误码。
采集错误，查询处理。
2 数字化矿井综合监测信息系统架构设计
2.1 设计目标和原则
数字化矿井综合监测信息系统的设计目标和原则主要体现在b/s 架构思想上。
b/s架构即服务器和浏览器架构。
它是随着internet技术的兴起，
对c/s架构的一种变化或者改进的结构。
在这种结构下，用户的操作界面是通过浏览器来实现的，主要事务逻辑在服务器端实现，极少部分事务逻辑在前端实现，形成所谓三层结构。
这样就大大简化了客户端电脑载荷，减少了系统升级与维护的工作量和成本，降低了用户的总体成本。
由于b/s架构相比c/s架构具有的维护和升级方式简单、成本低的特点，更符合数字化矿井综合监测信息系统建设的要求，因此我们采用了这一架构。
2.2 功能架构
3 数字化矿井综合监测信息系统详细设计
在经过需求分析和架构设计的基础上，进一步分析系统的模型结构和数据库结构。
3.1 整体模型结构
不同身份用户登录系统后，根据不同权限可执行监测设备管理、远程设置、图形化展示、报警处理、查询统计、系统管理、系统开发等几大功能模块中的几个模块。
3.2 数据库连接实现设计
本系统采用jdbc连接mysql数据库，连接步骤如下：
3.2.1 得到数据库驱动程序
3.2.2 创建数据库连接
4 结论
数字化矿井综合监测信息系统在充分理解企业需求的基础上，开
发的实用矿井综合监测信息系统。
该系统能够满足了矿井企业的需求和技术要求。
但还应该注意到，由于设计和代码等方面的问题，某些地方可能会出现比较严重的宕机现象。
因此，还需要充分利用现有软、硬件资源，发掘系统的潜能，对系统进行进一步优化，使系统在使用的过程中更加便捷，是下一步要解决的一个关键性问题。
解决这些问题需要从以下几个方面入手：首先，对影响系统主要性能的关键代码和算法进行优化；其次，研究系统与数据库的接口，充分利用商用数据库进行进一步的优化；最后，要更加规范设计和代码过程。
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[责任编辑：丁艳]。