部分師兄師姐冷芋均大v4

1、分類號(hào)TP311 密級(jí)重慶郵電大學(xué)題目 煤礦安全綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)英文題目 Design and Implemenion of the software on coalmine safety regulation system冷芋均教授指導(dǎo)教師測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器學(xué)科專業(yè)提交日期2014 年 4 月答辯日期 2014 年 5 月評(píng)閱人答辯2014 年 4 月 13 日1帶格式的: 頁(yè)眉, 縮進(jìn): 左側(cè): 0 厘米, 首行縮進(jìn):0.63 厘米帶格式的: 頁(yè)眉, 縮進(jìn): 左側(cè): 0 厘米, 首行縮進(jìn):0.63 厘米獨(dú) 創(chuàng) 性本人所呈交的是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了

2、文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，中不包含其他人已經(jīng)或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得 重慶郵電大學(xué) 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或而使用過(guò)的材料。與我一同工作的對(duì)本做的任何貢獻(xiàn)均已在中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。作者簽名：簽字日期：年 月日使用書本作者完全了解重慶郵電大學(xué)有關(guān)保留、使用的規(guī)定，保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交的復(fù)印件和磁盤，允許被查閱和借閱。本人重慶郵電大學(xué)可以將數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)保存、匯編。(的在后適用本書)作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日帶格式的: 頁(yè)眉, 縮進(jìn): 左側(cè): 0 厘米, 首行縮進(jìn):0.63 厘米帶格式的:

3、 頁(yè)眉, 縮進(jìn): 左側(cè): 0 厘米, 首行縮進(jìn):0.63 厘米摘要摘要我國(guó)煤礦安全事故頻繁發(fā)生，近幾年國(guó)家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)高度重視，對(duì)煤礦安全系統(tǒng)的要求不斷提高，現(xiàn)有的煤礦安全系統(tǒng)出功能單一、數(shù)據(jù)不能共享、價(jià)格昂貴等諸多問(wèn)題。為了減少煤礦事故的發(fā)生，保障井下員工生命安全，結(jié)合各種現(xiàn)代化技術(shù)的煤礦安全綜合系統(tǒng)已成為煤礦安全生產(chǎn)的迫切需求。綜合是煤礦安全綜合系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的，處理與顯示，地位十分重要。本文結(jié)合我國(guó)煤礦安全現(xiàn)狀，在分析煤礦安全綜合系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用綜合化、可擴(kuò)展化的設(shè)計(jì)對(duì)綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)C/S 架構(gòu)和B/S 架構(gòu)的分析比較，最后采用 C/S 和B/S 相結(jié)合的構(gòu)，并闡述了其優(yōu)

4、點(diǎn)。體系架針對(duì)C/S 和B/S 相結(jié)合的分。通過(guò)對(duì)煤礦安全綜合C/S 架構(gòu)部的整體體系架構(gòu)，本文著重設(shè)計(jì)性能和功能的需求分析，完成了C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將整體分為層、數(shù)據(jù)處理層和顯示管理層三個(gè)部分，每一層分工明確，協(xié)同。然后對(duì) C/S的程序設(shè)計(jì)方法、操作系統(tǒng)、開功發(fā)能分為庫(kù)和中間件通信方案進(jìn)行分析與選擇，設(shè)計(jì)功能模塊，將、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表管理和異常處理等基礎(chǔ)功能模塊，分析各功能之間的數(shù)據(jù)流向，重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、基礎(chǔ)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述，并單獨(dú)介紹了基本功能的一個(gè)應(yīng)用：定位。接下來(lái)在中引入時(shí)間差算法，將其與傳統(tǒng)超限方法搭配使用，為煤礦安全提供雙重保障。提出一種數(shù)據(jù)安全查詢

5、方法，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端對(duì)數(shù)據(jù)的安全，適應(yīng)目前移動(dòng)終端飛速發(fā)展的潮流。最后為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，對(duì)本文所做工作進(jìn)試和分析，表明，本能夠正確穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的功能，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。 本文設(shè)計(jì)的煤礦安全綜合文所做工作進(jìn)行總結(jié)，并提出展望。還有許多需和改進(jìn)的地方，最后對(duì)全：煤礦安全，C/S，時(shí)間差I(lǐng)IIAbstractAbstractThe coal mine safety accidents occur frequently in our country, so the coal mine safety production attaches great importance by the co

6、untry in recent years. For therequirement of increasinghe coal mine safety monitoring system, the existing coalmine safety monitoring system exed single function, dannot be shared, expensive,and many othroblems. In order to reduce coal mine accidents, ensure the downholeemployees life safety. The co

7、al mine safety regulation system which combined wimodern technology,e the urgent demand of coal mine safety production.Comprehensive supervisoftware is the brain of coal mine safety regulationsystem, responsible for monitoring data storage, prosing and display. Theition isvery important. The thesis

8、presents the situation of coal mine safety in China, and putsforward the comprehensive supervisoftwareegration,egration, extensibledesign ideas, on the basis of theysis of coal mine safety regulation systemegration.Then compares C/S architecture and B/S architecture, and finally chooses C/S with B/S

9、software architecture usedadvantages.he coal mine safety regulation system, and expounds itsThe research emphasis of this thesis is in the coal mine safety regulation systemsoftware design and implemen ion of the C/S architecture. Through theysis to thecoal mine safety supervisoftware performance an

10、d functional requirements, thisthesis designs an overall structure of C/S software. The software system is dividedothree layers: dataerface layer, data prosing and display management layers. Eachlayer has a clear diviof responsibilities, works together. The thesis detailed designsthe data prosing la

11、yer and display management layers. Aftert, the softwarefunctions areroduced, mainly including data acquisition, system management, datastorage and query, data display, report management and early warning control function.And thenyzes and choithe C/S software development plan, including programdesign

12、 method, the operating system platform, software development platform, database, and the communication scheme of software and middleware. Then, this thesis focuses on the specific design and development of software in detail, including the design andimplemen ion of development platform, database, ba

13、sic function. And detailedroduthe basic function of a software application:nelitioning module.This software isroduced Time warning algorithm with the traditional transfinite earlywarning method isroduced to the coal mine safety regulation system software,provides a double security for coal mine safe

14、ty. And then puts forward a method ofIIIremote data security query implements, the mobile terminal can acs to the monitoringdata in safety, to adapt to the current radevelopment trend of mobile terminal. Finally,to verify the correctness of the design, the pr work for the test andysis, the finaltest

15、 results showt the software can correct and stable operation. The function of designis basic realized. The coal mine safety regulation system software achieves the expecteddesign goal.There are some planeed to perfect and improvehis coal mine safety regulationsystem software. Finally, the primarywor

16、k is prospected.s are summarized and further researchKey Words: Coal Mine Safety, SuperviSoftware, C/S Structure, Time DifferenceIV目錄目錄摘要IAbstractIII目錄5.9. 11插圖附表縮略語(yǔ)13第一章 緒論1課題背景與意義1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2課題研究?jī)?nèi)容及意義31.4組織結(jié)構(gòu)4第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析52.1 目前我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)存在.5現(xiàn)有煤礦安全煤礦安全綜合系統(tǒng)分析6系統(tǒng)總體分析8煤礦安全綜合煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)8系統(tǒng)的特點(diǎn)9分析10. 1

17、1煤礦安全綜合綜合綜合綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系架構(gòu)12的特點(diǎn)132.5 本章小結(jié)14第三章 煤礦安全綜合系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15綜合.2綜合.23.2.3綜合需求分析15性能需求15功能需求16結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17層18數(shù)據(jù)處理層19顯示管理層20開發(fā)方案分析與選擇21程序設(shè)計(jì)方法的分析與選擇21操作系統(tǒng)選擇22V3.3.3開發(fā)選擇223.3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)選擇233.3.5與中間件通信方案分析243.4第四章4.14.2本章小結(jié)25詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27煤礦安全綜合功能模塊設(shè)計(jì)27數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)29數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)29數(shù)據(jù)庫(kù)表創(chuàng)建31數(shù)據(jù)庫(kù)連接與操作33基本功能模塊實(shí)現(xiàn)3模塊3

18、4系統(tǒng)管理模塊35數(shù)據(jù)顯示模塊38報(bào)表管理模塊41異常處理模塊43定位功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4定位模擬圖464.4.2 考勤管理474.5超限與時(shí)間差雙重494.5.1 傳統(tǒng)超限494.5.2 時(shí)間差算法504.6數(shù)據(jù)安全查詢54GSM 模塊設(shè)置與連接55查詢過(guò)程55本章小結(jié)57測(cè)試與結(jié)果分析59測(cè)試方案介紹與選擇59白盒測(cè)試59黑盒測(cè)試59測(cè)試目標(biāo)與方案選擇60測(cè)試搭建60測(cè)試內(nèi)容及結(jié)果分析614.7第五章VI目錄5.3.1 系統(tǒng)管理功能測(cè)試625.3.2定位功能測(cè)試645.3.3 時(shí)間差功能測(cè)試65異常處理功能測(cè)試67報(bào)表管理功能測(cè)試685.3.

19、65.3.7查詢功能測(cè)試69性能測(cè)試705.4 本章小結(jié)70第六章 總結(jié)與展望716.1 全文總結(jié)716.2 展望71致謝73參考文獻(xiàn)75附錄A 攻讀學(xué)位期間科研成果及的. 8079附錄B代碼段8281VIIVIII插圖插圖第二章圖 2.1 20042013 年中國(guó)與煤礦人數(shù)對(duì)比5圖 2.2 傳統(tǒng)瓦斯抽放圖 2.3 煤礦安全綜合圖 2.4 煤礦安全綜合圖 2.5 煤礦安全綜合第三章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)8系統(tǒng)中的應(yīng)用10系統(tǒng)體系架構(gòu)13圖 3.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖17圖 3.2 不同計(jì)算機(jī)上的客戶與DCOM 組件的通信過(guò)程25第四章圖 4.1圖 4.2基本功能描述圖27系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖29圖 4.3

20、煤礦安全綜合系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)總體E-R 圖30圖 4.4客戶端程序與組件的連接34圖 4.5 用戶管理功能流程3635圖 4.6 Login 表和 Staff 表關(guān)系圖3736圖 4.7 數(shù)據(jù)列表顯示實(shí)現(xiàn)流程圖3938圖 4.8 曲線顯示實(shí)現(xiàn)流程4039圖 4.9 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線顯示41圖 4.10圖 4.11圖 4.12圖 4.13圖 4.14圖 4.15圖 4.16圖 4.17圖 4.18圖 4.19圖 4.20圖 4.21圖 4.22圖 4.23模擬量日?qǐng)?bào)表實(shí)現(xiàn)流程圖42異常信息分析流程圖43異常信息處理方案44定位模塊總體流程圖45定位模擬圖實(shí)現(xiàn)流程圖46考勤管理員工查詢流程圖47流程48流程

21、49時(shí)間差算法流程圖50擬合序列獲取流程51常見函數(shù)曲線擬合圖52時(shí)間差獲取模型53數(shù)據(jù)查詢?cè)硎疽鈭D55對(duì)的處理56IX圖 4.24第五章數(shù)據(jù)安全查詢實(shí)現(xiàn)流程圖57圖 5.1 測(cè)試環(huán)境網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61圖 5.2登錄輸入界面62圖 5.3 用戶登錄成功提示界面62圖 5.4 新建員工信息界面63圖 5.5 員工信息查詢63圖 5.6定位顯示模擬圖64圖 5.7 考勤管理界面65圖 5.8 實(shí)時(shí)溫度顯示66圖 5.9信息界面66連接斷開異常測(cè)試圖67圖 5.10 中間件與圖 5.11與中間件連接斷開測(cè)試圖67圖 5.12 模擬量圖 5.13 模擬量圖 5.14 登錄提示日?qǐng)?bào)表主表68日?qǐng)?bào)表子表6

22、8.69.69圖 5.15數(shù)據(jù)X附表附表第二章表 2.1 C/S 架構(gòu)和B/S 架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)12第三章表 3.1 煤礦安全綜合系統(tǒng)功能需求16表 3.2 兩種程序設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)21表 3.3 關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)23表 3.4 四種數(shù)據(jù)庫(kù)分析與對(duì)比24第四章表 4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)表總體信息31表 4.2 Login 數(shù)據(jù)庫(kù)表31表 4.3 Lable 數(shù)據(jù)庫(kù)表3231表 4.4 用戶信息Login 表36第五章表 5.1表 5.2測(cè)試硬件應(yīng)用環(huán)境61測(cè)試應(yīng)用環(huán)境61XIXII縮略語(yǔ)縮略語(yǔ)英文縮寫 SAW RFIDC/S B/S CAN COM DCOM TCP SQL IDL CLR GSM RSSI

23、SDLCDBMS英文全稱Surface Acoustic WaveRadio Frequency Identification C nt/ServerBrower/Server Controller Area Network Component Object MDistributed Component Object M中文全稱聲表面波射頻識(shí)別客戶端/服務(wù)器瀏覽器/服務(wù)器控制器局域網(wǎng)絡(luò)組件對(duì)象模型分布式組件對(duì)象模型傳輸控制協(xié)議結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言接口描述語(yǔ)言 公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)全球移動(dòng)通信接收的信號(hào)強(qiáng)度指示生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)TransmisControl ProtocolStructured Que

24、ry Language erface Definition LanguageCommon Language RuntimeGlobal System For Mobile Communication Received Signal Strength Indication Software Development Life CycleDatabase Management SystemXIIIXIV第一章 緒論第一章 緒論1.1 課題背景與意義據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)布的 2013 年度，2013 年煤炭產(chǎn)量完成 37 億噸，煤炭消費(fèi)量達(dá) 36.1 億噸。煤炭作為我國(guó)一次能源的主體，目前在我國(guó)能源生產(chǎn)和

25、消費(fèi)中約占 70，到 2050 年煤炭仍會(huì) 國(guó)能源消費(fèi)的 50%以上1。近年來(lái)，煤礦作為我國(guó)能源工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，體現(xiàn)了其在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要性和不可替代性。隨著煤礦工業(yè)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)安全也成為國(guó)家和人們關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012 年我國(guó)煤礦事故人數(shù)為 1300 人，2013 年煤礦事故人數(shù)為 1049 人，為國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和精神損失，也造成了惡劣的社會(huì)影響，煤礦生產(chǎn)安全嚴(yán)重制約了煤礦工業(yè)的發(fā)展。因此，做好礦井安全管理工作，加強(qiáng)對(duì)煤礦井下環(huán)境的，以確保煤礦的安全生產(chǎn)，“安全第一，預(yù)防為主”的方針，是國(guó)家實(shí)現(xiàn)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的隨著國(guó)家煤炭行業(yè)目標(biāo)的需要。的不斷深化、現(xiàn)代的

26、飛速發(fā)展，煤炭信息化將為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供良好的條件2。煤炭行業(yè)的管理信息形式標(biāo)準(zhǔn)化、信息傳遞規(guī)范化以及信息內(nèi)容系統(tǒng)化、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)的必然趨勢(shì)3。自動(dòng)化是煤炭行業(yè)安全系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的重要安全技術(shù)裝備，是井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的重要組成部分，是依靠科技進(jìn)步、實(shí)現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化和安全生產(chǎn)的重要技術(shù)手段4。近年來(lái)，在國(guó)家安全和國(guó)家煤礦安監(jiān)局的監(jiān)督下，我國(guó)各煤礦基本上都安裝了煤礦系統(tǒng)，在煤礦安全監(jiān)測(cè)上也取得了有目共睹的成績(jī)，但各個(gè)煤礦的系統(tǒng)裝備情況和國(guó)家相關(guān)規(guī)定相差甚遠(yuǎn)。在硬件上，部分煤礦企業(yè)監(jiān)控設(shè)備不全、設(shè)備老化且功能，甚至有部分小型煤礦設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。上，我國(guó)煤礦安全技術(shù)存在安全檢測(cè)

27、技術(shù)參差不齊、監(jiān)測(cè)量單一、兼容性差、集成能力、能力等諸多問(wèn)題。煤礦安全管理實(shí)時(shí)性、融合性和全面性與國(guó)外先進(jìn)水平任有較大差距。雖然我國(guó)煤礦安全管理仍然嚴(yán)峻的考驗(yàn)，但隨著信息化技術(shù)和 IT 企業(yè)的發(fā)的時(shí)代， ernet 技術(shù)、計(jì)算機(jī)展，在信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，為煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)信息化提供了有力的技術(shù)支持5。如何結(jié)合我國(guó)煤礦井下實(shí)際情況，綜合運(yùn)用這些新興技術(shù)，更好的實(shí)現(xiàn)井下信息的獲取、處理和使用，為煤礦安全生產(chǎn)、預(yù)防和決策提供有效的參考是目前研究的重中之重。所以，開發(fā)出綜合性能好、價(jià)格低、運(yùn)行穩(wěn)定的煤礦安全綜合系1統(tǒng)是解決當(dāng)前煤礦生產(chǎn)安全問(wèn)題的必要，具有非常重

28、要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外煤礦監(jiān)測(cè)技術(shù)相比我國(guó)發(fā)展較早，從 20 世紀(jì) 60 年始，至今基本分為四個(gè)階段：第一代采用空分制傳輸方式，即一對(duì)傳輸線只能傳輸一個(gè)信息，以法國(guó)的 CTT63/40 和波蘭的CMM-20 為代表，適用于小型煤礦，可使用循環(huán)方式監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的瓦斯和一氧化碳等參數(shù)6；第二代采用頻分制傳輸方式，通過(guò)頻率劃分信道，并使用音頻傳輸，以德國(guó)的西德 TST 和TF200 為代表，相對(duì)第一代功能有所擴(kuò)充，傳輸信道的電纜芯數(shù)大大減少，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)個(gè)數(shù)增加7；第三代采用時(shí)分制傳輸方式，即一對(duì)傳輸線在不同時(shí)間間隔內(nèi)分別傳送一種不同的信號(hào)，以英國(guó)的MINOS 為代表，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦全井

29、的瓦斯、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)的連續(xù)，開創(chuàng)了煤系統(tǒng)是融合礦自動(dòng)化技術(shù)和煤礦監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的新局面；第四代煤礦安全了數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)而形成的以分布式微處理機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，以MSA 公司DAN6400 為代表，信息傳輸方系統(tǒng)8。式仍采用時(shí)分制，形成了具有開放性、集和網(wǎng)絡(luò)化特征的國(guó)外企業(yè)因?yàn)閾碛猩詈竦募夹g(shù)支持和良好的測(cè)試條件，在煤礦安全的研究上不斷完善，在區(qū)域、礦井下機(jī)器故障檢測(cè)、利用無(wú)線傳輸技術(shù)監(jiān)測(cè)井下實(shí)時(shí)情況等技術(shù)上，均有較大突破?？山柚旱V安全系統(tǒng)提供的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)圖像，并通過(guò)礦用等通訊工具，對(duì)礦井下的實(shí)際情況進(jìn)行掌控和指導(dǎo)，提高井下全的科學(xué)管理。的工作效率，

30、并且減少井下安全事故的發(fā)生，真正的實(shí)現(xiàn)煤礦安而我國(guó)煤礦安全系統(tǒng)發(fā)展從 80 年始，起步較晚。發(fā)展初期，國(guó)家高度系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展、安裝和使用管理，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家 DAN6400、重視煤礦安全CTT63/40 和Senturion-200D 等數(shù)十套安全系統(tǒng)用于我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)，并大力支內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的研究開發(fā)9。我國(guó)煤礦安全系統(tǒng)經(jīng)歷了引進(jìn)、廣、強(qiáng)制、規(guī)范和強(qiáng)化管理的過(guò)程。在引進(jìn)研發(fā)階段，我國(guó)各企業(yè)通過(guò)對(duì)國(guó)外系統(tǒng)的消化吸收，綜合了我國(guó)煤礦的實(shí)際情況，20 世紀(jì) 90 年代研發(fā)出KJ1、KJ2、KJ4、KJ90、KJ95 等一系列的產(chǎn)品，并大量投放國(guó)內(nèi)煤礦使用，替代了國(guó)外產(chǎn)品。隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的

31、大力發(fā)展，國(guó)內(nèi)煤礦安全系統(tǒng)生產(chǎn)廠商和科研，又推出了KJ95N、KJ90N、KJ70、KJF2000 等產(chǎn)品新型產(chǎn)品，并開始結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，向著信息綜合化的數(shù)字化煤礦系統(tǒng)發(fā)展10。實(shí)踐表明，我國(guó)絕大多數(shù)煤礦均使用國(guó)內(nèi)煤礦安全用11。產(chǎn)品，且煤礦安全系統(tǒng)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和管理起到重要作2第一章 緒論據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)有 52 家煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型號(hào) 60 多種，煤礦安全技術(shù)水平有較大提高。也出現(xiàn)了向著集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化方向發(fā)展，將井下安全與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和傳感器技術(shù)綜合，形成多參數(shù)多功能的綜合系統(tǒng)。這些系統(tǒng)雖對(duì)改善我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況起到了積極作用，但在實(shí)際的生產(chǎn)和技

32、術(shù)實(shí)現(xiàn)中，仍然存在一些問(wèn)題，如各系統(tǒng)兼容性低、可擴(kuò)展性差、數(shù)據(jù)共享難、系統(tǒng)穩(wěn)定性、成本高、控制不靈系統(tǒng)的作用發(fā)揮12?；钶^大等，這些都嚴(yán)重影響了煤礦井下各個(gè)安全本文將計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和傳感器技術(shù)應(yīng)用到煤礦安全綜合系統(tǒng)中，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性、可視性、綜合性與可擴(kuò)展性，降低了系統(tǒng)的成本，并使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步的完善。1.3 課題研究?jī)?nèi)容及意義本課題來(lái)源于重慶郵電大學(xué)和重慶重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“基于聲表面波技術(shù)的煤礦安全綜合合作的重慶市科委系統(tǒng)”。項(xiàng)目以煤礦安全規(guī)程和煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為開發(fā)依據(jù)，致力于研發(fā)出技術(shù)更新，擴(kuò)展性更好，穩(wěn)定性更高，綜合性更強(qiáng)的煤礦安全綜合系統(tǒng)。本文主要任務(wù)是設(shè)

33、計(jì)煤礦安全綜合系統(tǒng)中的C/S部分，完成體系架構(gòu)設(shè)計(jì)、C/S整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開發(fā)方案設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)以及客戶端界面的開發(fā)。本文詳細(xì)闡述了功能，引入了時(shí)間差的系統(tǒng)管理、查詢、顯示、定位等算法對(duì)溫度、瓦斯?jié)舛?、濕度等參?shù)進(jìn)行曲線擬合，與傳統(tǒng)超限方法結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)雙重保障，提出數(shù)據(jù)安全查詢方法，提高數(shù)據(jù)查詢中數(shù)據(jù)的性。對(duì)相關(guān)功能進(jìn)行了測(cè)試，并分析，驗(yàn)證軟件設(shè)計(jì)的正確性與可行性。在此煤礦安全綜合開發(fā)過(guò)程中，本人主要參與完成了以下幾項(xiàng)工作： 煤礦安全綜合系統(tǒng)與綜合的工作； 煤礦安全基本知識(shí)、SAW（Surface Acoustic Wave，聲表面波）和 RFID（Radio Frequency Iden

34、tification，射頻識(shí)別）基本原理、C#語(yǔ)言、Visual Stdio 2010、Crystal Reports（水晶報(bào)表）、DCOM 組件（Distributed Component ObjectM，分布式組件對(duì)象模型）以及數(shù)據(jù)庫(kù)理論的研究； 煤礦安全綜合體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)； C/S C/S性能和功能的需求分析；整體結(jié)構(gòu)、功能模塊設(shè)計(jì)等； SQL Server 2005 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；3 C/S具體功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)管理、查詢、顯示、存儲(chǔ)、異常處理等基本功能，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)、定位等功能的；方法研究，在中引入時(shí)間差算法，用于環(huán)境參數(shù)的； 數(shù)據(jù)安全性研究，提出了 各個(gè)功能的

35、測(cè)試，并對(duì)數(shù)據(jù)安全查詢方法；進(jìn)行分析，完成相關(guān)文檔的編寫與整理。1.4組織結(jié)構(gòu)本文通過(guò)對(duì)煤礦安全綜合系統(tǒng)的分析，提出了綜合的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)C/S的各項(xiàng)基本功能以及所用到的關(guān)鍵算法進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文各章節(jié)的具體研究?jī)?nèi)容如下： 第一章：緒論。介紹了煤礦安全綜合來(lái)源和主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了闡述。系統(tǒng)的研究背景和研究現(xiàn)狀，對(duì)課題第二章：煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析。介紹了目前我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)存在，以及現(xiàn)有的煤礦安全系統(tǒng)的，提出了煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，對(duì)綜合系統(tǒng)中部分進(jìn)行了分析，采用C/S 和B/S 共存的體系架構(gòu)，并說(shuō)明本文主要工作是對(duì)C/S 架構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。第三章：煤礦安全綜合成C/S 架構(gòu)的煤礦

36、安全綜合系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。在需求分析的基礎(chǔ)上，完總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)程序設(shè)計(jì)方法、操作系統(tǒng)、開發(fā)庫(kù)及DBMS（Database Management System，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）、中間件通信方案進(jìn)行了分析與選擇。第四章：煤礦安全綜合詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先介紹基本功能模塊模塊、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析功能模塊之間的數(shù)據(jù)流向；然后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)以及管理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、報(bào)表管理模塊和異常處理模塊等基礎(chǔ)功能進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并詳細(xì)介紹了定位功能的具體應(yīng)用；最后在中引入時(shí)間差算法，將其與傳統(tǒng)超限方法搭配使用，為煤礦安全提供雙重保障，并提出一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全查詢方法，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端對(duì)數(shù)據(jù)的安全。使用 SQL Server2

37、005 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)與Visual Studio 2010 開發(fā)工具將上述設(shè)計(jì)運(yùn)用 C#語(yǔ)言編碼實(shí)現(xiàn)。第五章：測(cè)試與結(jié)果分析。搭建測(cè)試，對(duì)測(cè)試環(huán)境及測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹，測(cè)試工作主要有各個(gè)基本功能的測(cè)試、界面友、工作穩(wěn)定性、正確性等，并對(duì)進(jìn)行分析。第六章：結(jié)論與展望。對(duì)本文所做工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)綜合方向以及下一步工作進(jìn)行了展望。的發(fā)展4第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，煤礦安全綜合系統(tǒng)在集合了多種現(xiàn)代化技術(shù)之后，其性能也得到了很明顯的。本章首先通過(guò)對(duì)煤礦安全現(xiàn)狀的分析，傳統(tǒng)煤礦安全系統(tǒng)的，并通過(guò)方案比較提出煤

38、礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。2.1 目前我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)存在我國(guó)是世界煤炭產(chǎn)量最大也是煤礦事故傷亡人數(shù)最多的國(guó)家，每年煤礦事故死亡人數(shù)約占世界煤礦事故總?cè)藬?shù)的 80%左右13。世界主要產(chǎn)煤國(guó)包括、澳大利亞、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的煤礦均經(jīng)歷過(guò)事故多發(fā)期，但自上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，這些國(guó)家的煤礦安全生產(chǎn)狀況得到了根本改善，世界多個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)的煤炭百萬(wàn)噸率在上世紀(jì) 80 年代末已降到 1 人以下14。雖然在“十五”和“十一五”時(shí)期，和對(duì)煤礦安全的高度重視下，和管理技術(shù)水平有了明我國(guó)的煤礦生產(chǎn)事故發(fā)生率和人數(shù)有了明顯下降，顯，但和國(guó)外先進(jìn)水平相比還有較大差距15。2004 年到 2013 年我國(guó)與礦人數(shù)對(duì)比如圖

39、 2.1 所示。煤圖 2.1 20042013 年中國(guó)與煤礦人數(shù)對(duì)比從上圖中可以看出我國(guó)煤礦事故每年人數(shù)仍然在以上，說(shuō)明我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)還存在很大具有以下特征：1）、煤礦事故類型多樣。根據(jù)每年發(fā)生情況可以總結(jié)出我國(guó)煤礦安全事故5我國(guó)煤礦事故主要有瓦斯事故、水害事故、頂板坍塌事故、火災(zāi)事故、運(yùn)傷亡最大。以 2012523 人，占總?cè)藬?shù)的損失巨大16。輸事故、機(jī)電事故等，其中瓦斯、水害和坍塌事故造成的年為例，煤礦事故總?cè)藬?shù) 1300 人，其中瓦斯事故40%，水害和坍塌事故428 人，占總?cè)藬?shù)的 33%，生命2）、礦井特大事故多我國(guó)煤礦并沒(méi)有嚴(yán)格按照有關(guān)逐漸完善，隨著要求越來(lái)越多，不良商家由于利益的

40、驅(qū)使，來(lái)執(zhí)行煤礦開采工作。開采設(shè)備不完善，隧道工程質(zhì)量不過(guò)關(guān)等情況常見，這歸結(jié)于國(guó)家的對(duì)煤礦的管理監(jiān)督力度不夠。3）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤礦事故多發(fā)小煤礦是我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，但由于小煤礦數(shù)量眾多且分布較廣，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)家對(duì)其的礦工安全。，造成很多小煤礦為節(jié)約成本偷工減料，忽視煤礦井下環(huán)境非常復(fù)雜，因此影響煤礦安全生產(chǎn)的有很多，主要分為兩大類：環(huán)境參數(shù)和機(jī)電設(shè)備參數(shù)。環(huán)境參數(shù)包括瓦斯?jié)舛?、溫度、一氧化碳濃度、風(fēng)壓、濕度、水位等；機(jī)電設(shè)備參數(shù)包括割煤機(jī)、機(jī)、傳輸皮帶機(jī)、支路電壓和電流等。這些參數(shù)任何一個(gè)發(fā)生異常都有可能造成很嚴(yán)重的煤礦事故，因此必須對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行。綜上所述，煤礦安全系統(tǒng)已經(jīng)是保證煤

41、礦安全生產(chǎn)的重要。我國(guó)每年人數(shù)的減少也正是因?yàn)槊旱V安全系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，由于并沒(méi)用被應(yīng)用于每個(gè)煤礦中，我國(guó)煤礦事故人數(shù)仍然很多。目前國(guó)家正在采取一系列措施進(jìn)行整頓，例如近幾年國(guó)家開始整頓小煤礦，2011 年關(guān)閉不具備安全生產(chǎn)條件的小煤礦 429 余處，但我國(guó)小煤礦數(shù)量多、分布廣、煤礦整頓關(guān)閉阻力多，煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整難度大，煤礦工業(yè)粗放型增長(zhǎng)方式在短時(shí)間內(nèi)不能根本改變，小煤礦還將長(zhǎng)期存在17。要有效防治煤礦安全事故的發(fā)生，最好的方法就是開發(fā)出功能完善、性能好、易上手、購(gòu)置成本低，能夠被中小煤礦所接受的煤礦安全綜合系統(tǒng)。2.2 現(xiàn)有煤礦安全系統(tǒng)分析目前我國(guó)多數(shù)煤礦都安裝有煤礦安全系統(tǒng)，例如瓦斯抽放系

42、統(tǒng)、火災(zāi)系統(tǒng)等18，種類很多，這些都系統(tǒng)、水災(zāi)防治系統(tǒng)、是各廠家對(duì)煤礦井下某個(gè)具體參數(shù)開發(fā)的系統(tǒng)，從到數(shù)據(jù)處理與顯示都各自有一套完整的結(jié)構(gòu)。以瓦斯抽放系統(tǒng)為例，如圖 2.2 所示。6第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析圖 2.2 傳統(tǒng)瓦斯抽放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)煤礦井下抽放分站連接瓦斯傳感器與儲(chǔ)氣罐中瓦斯、溫度、壓力傳感器，收集傳感器的數(shù)據(jù)，再通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上傳到中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示。其他子系統(tǒng)也多采用上述結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在我國(guó)煤礦安全系統(tǒng)中已經(jīng)運(yùn)用事故的發(fā)生，了十幾年，有效的提高了我國(guó)煤礦安全但這種長(zhǎng)期未得到更新的傳統(tǒng)煤礦安全能力，減少了近幾年來(lái)系統(tǒng)明顯沒(méi)有跟上現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的腳步，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，

43、跟隨著人們需求的不斷變化，傳統(tǒng)的煤礦安全系統(tǒng)出越來(lái)越多1、協(xié)議不規(guī)范19目前國(guó)內(nèi)廠家的，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)多采用各自的通信協(xié)議，相互之間兼容性差，各個(gè)廠家生產(chǎn)的系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交流，更無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)的連接，信息具有一定的局限性。2、子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享問(wèn)題由于一個(gè)煤礦安全系統(tǒng)中采用了多個(gè)的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都有一套軟硬件方案，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島。然而對(duì)于一些重要的參數(shù)，很多子系統(tǒng)都對(duì)其進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，有自己的獨(dú)立的3、價(jià)格昂貴方式，造成了嚴(yán)重的數(shù)據(jù)冗余。要達(dá)到我國(guó)安全對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的要求，就必須安裝瓦斯抽放系統(tǒng)、火災(zāi)系統(tǒng)、水災(zāi)防治系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)等各種各樣的專7用系統(tǒng)，而這些系

44、統(tǒng)都需要單獨(dú)，成本較高，對(duì)于大多數(shù)中小型煤礦來(lái)說(shuō)都沒(méi)有這么高的。這樣就促使很多中小型煤礦只安裝部分系統(tǒng)，造成參數(shù)單一的情況，達(dá)不到煤礦安全生產(chǎn)的要求。為了解決上述傳統(tǒng)煤礦安全系統(tǒng)中，適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展，有效保證礦工生命安全，開發(fā)造價(jià)低、應(yīng)用靈活、綜合性強(qiáng)、可靠性高的煤礦安全系統(tǒng)已經(jīng)成為了我國(guó)煤礦安全系統(tǒng)發(fā)展的重要目標(biāo)。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)計(jì)了滿家安全生產(chǎn)要求并且能被中小型煤礦接受的煤礦安全綜合系統(tǒng)。2.3 煤礦安全綜合系統(tǒng)總體分析2.3.1 煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)本課題致力于實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化煤礦”即建立在數(shù)字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎(chǔ)上的，由計(jì)算機(jī)管理

45、的管控系統(tǒng)。利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，將煤炭生產(chǎn)的全過(guò)程建成一個(gè)以工業(yè)以的煤礦安全綜合系統(tǒng)，如圖 2.3 所示。太環(huán)網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線為網(wǎng)絡(luò)圖 2.3 煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)由設(shè)備層、層和管理層三部分組成，每層分工明確，協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了信息、數(shù)據(jù)的連通與共享，使礦井在“采、掘、運(yùn)、8第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)信息化，并將煤炭生產(chǎn)、管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)一在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，形成 設(shè)備層、完整的有機(jī)整體。設(shè)備層屬于網(wǎng)絡(luò)，包括各種用于與傳輸?shù)挠布O(shè)備，線傳感器、環(huán)境參數(shù) RFID 傳感20、RFID、分站、CAN標(biāo)識(shí)卡、（Con

46、troller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）總線21和匯聚節(jié)點(diǎn)等。每個(gè)分站都有兩個(gè)以上的 CAN 總線接口，能夠向下連接最多 64 個(gè)各分站通過(guò) CAN 總線連接到匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)有著豐富的通或者傳感器設(shè)備，口，能夠通過(guò)CAN 總線網(wǎng)絡(luò)接收分站上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行匯總之后，再通過(guò)以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳工作22。層層屬于地面網(wǎng)絡(luò)，主要指中心，包括、中間件、上層應(yīng)用（服務(wù)器和客戶端）等。層數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)，設(shè)備層數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)匯聚到中間件服務(wù)器，由中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、分組、等操作，然后通過(guò)中間件應(yīng)用服務(wù)接口為上層提供數(shù)據(jù)。上層應(yīng)用通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、顯示、統(tǒng)計(jì)、 管理層

47、等處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合化管理。管理層也屬于地面網(wǎng)絡(luò)，主要指煤礦管理部門及監(jiān)督部門，這些部門不需的歷史數(shù)據(jù)。要對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行，但能利用計(jì)算機(jī)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中總體說(shuō)來(lái)，設(shè)備層負(fù)責(zé)與傳輸，層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與實(shí)時(shí)，管理層負(fù)責(zé)煤礦安全管理與運(yùn)營(yíng)管理。具體工作原理如下：工作由傳統(tǒng)有線傳感器和RFID 傳感完成，RFID和傳感器將所攜帶的信息（包括環(huán)境參數(shù)和ID 等），的數(shù)據(jù)通過(guò)連接到 CAN 總線的分站發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)，由匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯總，再上傳到中間件，進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾和分組，最后上傳到上層應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和前臺(tái)界面顯示。2.3.2 煤礦安全綜合系統(tǒng)的特點(diǎn)本文設(shè)計(jì)的煤礦安全綜合著，具體表現(xiàn)為以下特點(diǎn)：系統(tǒng)與現(xiàn)有的傳

48、統(tǒng)煤礦安全系統(tǒng)相比優(yōu)點(diǎn)顯 系統(tǒng)綜合性強(qiáng)，功能完善，集成了常用的子系統(tǒng)，包括瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溫度及其他參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，等，使用范圍廣，不需要再單獨(dú)安裝管理，同時(shí)降低了購(gòu)置成本。的子系統(tǒng)，方便 組網(wǎng)采用 CAN 總線和工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)合的方案，將 CAN 總線應(yīng)用于網(wǎng)9絡(luò)，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與傳輸，將工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于地面網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，方便下范圍的中心和管理部門的。端采用有線傳感器和無(wú)線RFID 傳感設(shè)備相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了井，增加了系統(tǒng)的抗毀能力、兼容性與可擴(kuò)展能力，能夠?qū)?shù)據(jù)端進(jìn)行獨(dú)立升級(jí)。 RFID 設(shè)備價(jià)格比有線傳感器便宜很多，極大程度上降低了系統(tǒng)的成本。 使用的系統(tǒng)進(jìn)行，能更好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)子

49、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，根據(jù)其數(shù)據(jù)因果關(guān)系，有效地制定方案。節(jié)約了人力成本，極大程度實(shí)現(xiàn)了煤礦安全綜合系統(tǒng)的智能化。上述煤礦安全綜合系統(tǒng)能夠符合中小型煤礦低的要求，并且所提供的功能完善，可擴(kuò)展性好，可靠性高，能夠被多數(shù)中小型煤礦所接受，提高我國(guó)的煤礦安全綜合水平，有效減少事故的發(fā)生。2.4 煤礦安全綜合系統(tǒng)分析煤礦安全綜合系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)綜合化、智能化，主要體現(xiàn)在把傳統(tǒng)的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合在一起，需要完成各個(gè)子系統(tǒng)之間的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并在同一個(gè)中進(jìn)行，因此在整個(gè)煤礦安全綜合系統(tǒng)中占有非常重要的地位，如圖 2.4 所示。10第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析位于煤礦安全綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層和管理層，是整個(gè)

50、系統(tǒng)的支柱，每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都離不開，所以的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的好壞。2.4.1 綜合設(shè)計(jì)煤礦安全系統(tǒng)的發(fā)展與技術(shù)的發(fā)展關(guān)，從層面上來(lái)說(shuō)，煤產(chǎn)品可分為三代23：礦安全第一代：各子系第二代：各子系立運(yùn)行，數(shù)據(jù)顯示、和操作等都各自獨(dú)立。立運(yùn)行，數(shù)據(jù)集中顯示、和的界面操作。第三代：各子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行，根據(jù)數(shù)據(jù)因果關(guān)系，制定合理的方案，實(shí)現(xiàn)煤礦安全數(shù)字化、智能化。本課題是針對(duì)中小型煤礦進(jìn)行開發(fā)的煤礦安全綜合系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)中小型煤礦都還采用的是第一代，并且由于安裝的子系統(tǒng)不全，不能達(dá)到安全生產(chǎn)的要求。本文所設(shè)計(jì)煤礦安全綜合第三代為目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)，因此需遵循以下設(shè)計(jì) 綜合化是在第二代的基礎(chǔ)上，以：為

51、最大限度保證煤礦安全生產(chǎn)，需要對(duì)井下多種信息進(jìn)行，主要有環(huán)境參數(shù)、機(jī)車設(shè)備參數(shù)、等。其境參數(shù)種類很多，包括瓦斯?jié)舛?、溫度、風(fēng)壓、一氧化碳濃度、氧氣濃度等。這數(shù)據(jù)要求能夠同在一個(gè)中進(jìn)行，并應(yīng)用于的不同功能中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合化。同一時(shí)間、空間上能顯示當(dāng)前區(qū)域或整體區(qū)域的所有信息，包括數(shù)據(jù)報(bào)表，二維圖像等，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間；將各生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)輔助系統(tǒng)和公用系統(tǒng)等聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息共享，實(shí)現(xiàn)管控；將計(jì)劃與執(zhí)行相結(jié)合，用執(zhí)行來(lái)驗(yàn)證計(jì)劃，主要體現(xiàn)在方案的指定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行；對(duì)，溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行處理，如煤與瓦斯突出實(shí)時(shí)24。突出等，實(shí)現(xiàn)分析處理 可擴(kuò)展化目前RFI

52、D 傳感技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，本文端用到有線傳感器和RFID傳感設(shè)備結(jié)合的方案，由于傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，本系統(tǒng)必須支持獨(dú)立把有線傳感器替換為 RFID 傳感設(shè)備，在控的要求越來(lái)越高，將會(huì)出現(xiàn)層面也應(yīng)當(dāng)能對(duì)其進(jìn)行操作。隨著煤礦安全監(jiān)的技術(shù)替代現(xiàn)有技術(shù)，因此要求實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展化，減少再開發(fā)的周期。綜上所述，煤礦安全綜合系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)將采用綜合化、可擴(kuò)11展化的，以滿足整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。2.4.2 綜合體系架構(gòu)根據(jù)前文所述煤礦安全綜合系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)可知，層和管功能理層，具有非常強(qiáng)大的功能，因此需要設(shè)計(jì)合適的的實(shí)現(xiàn)。體系架構(gòu)，以支持近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，市面上出現(xiàn)了越來(lái)越多優(yōu)秀的產(chǎn)品應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，

53、即使同一領(lǐng)域中的產(chǎn)品也各不相同，甚至差異很大，但就其軟件體系架構(gòu)來(lái)說(shuō)，主要分為兩類：C/S 架構(gòu)和 B/S 架構(gòu)。C/S 架構(gòu)，即C nt/Server（客戶端/服務(wù)器）架構(gòu)，是目前 PC 端運(yùn)用非常廣泛的 系統(tǒng)體系架構(gòu)，通常是兩層結(jié)構(gòu)模型，包括客戶端和服務(wù)器25。其中客戶端是指安裝在一臺(tái)主機(jī)或者多臺(tái)主機(jī)上的程序，服務(wù)器則主要分為兩種：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Socket 服務(wù)器?？蛻舳酥苯用嫦蛴脩簦脩敉ㄟ^(guò)對(duì)客戶端的操作與服務(wù)器進(jìn)行連接，發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器再對(duì)請(qǐng)求做出應(yīng)答，完成用戶的操作任務(wù)。B/S 架構(gòu)，即Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，是隨著ernet 技術(shù)的興起，對(duì)C/S

54、架構(gòu)的一種改進(jìn)架構(gòu)，通常采用三層結(jié)構(gòu)模型，包括客戶機(jī)、Web 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三個(gè)部分26。這種結(jié)構(gòu)中的客戶機(jī)并不需要安裝什么的軟件，只需要安裝瀏覽器即可，用戶在瀏覽器中打開應(yīng)用程序發(fā)布的網(wǎng)頁(yè)，對(duì)其進(jìn)行操作，Web 服務(wù)器接收用戶請(qǐng)求，啟動(dòng)服務(wù)器進(jìn)程完成對(duì)相應(yīng)的請(qǐng)求處理，并連接數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，最后將結(jié)果返回到瀏覽器中供用戶查閱。C/S 和 B/S 在系統(tǒng)中各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能單方面的說(shuō)哪種架構(gòu)更好，應(yīng)該選擇應(yīng)用環(huán)境所適合的架構(gòu)，下面對(duì)C/S 和B/S 的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，如表 2.1 所示。表 2.1 C/S 架構(gòu)和 B/S 架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)從上面的比較可以看出C/S 架構(gòu)比 B/S 架構(gòu)安全性

55、好，實(shí)時(shí)性高，適合用于煤礦安全綜合系統(tǒng)中中心的實(shí)時(shí)，而B/S 架構(gòu)比 C/S 架構(gòu)使用方便，跨12名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)C/S 架構(gòu)開發(fā)速度快，系統(tǒng)性能好，適合在局域網(wǎng)中運(yùn)行，控制安全性能好，實(shí)時(shí)性優(yōu)越不易移植，使用范圍窄，只適合用戶，不適合廣域網(wǎng)運(yùn)行，升級(jí)成本高B/S 架構(gòu)易移植，使用方便，用戶面廣，跨地域性強(qiáng)，使用廣泛開發(fā)周期長(zhǎng)，系統(tǒng)性能取決于網(wǎng)絡(luò)速度，不穩(wěn)定，適合在廣域網(wǎng)上運(yùn)行，安全性能差，實(shí)時(shí)性能較差第二章 煤礦安全綜合系統(tǒng)研究與分析地域性強(qiáng)，適合用于部門對(duì)煤礦數(shù)據(jù)的查詢。因此本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用 C/S 和 B/S 相結(jié)合的示。架構(gòu)，以滿足各個(gè)部門用戶的需求，如圖 2.5 所13，管理部門采用

56、B/S 架構(gòu)進(jìn)行查詢，針對(duì)用戶不同需求提出不同的方性能。案，最大限度的滿足用戶要求 兼容性強(qiáng)在煤礦安全綜合系統(tǒng)中，底層端采用了有線與無(wú)線兩種方式，即傳統(tǒng)的有線傳感器和RFID 傳感設(shè)備共存系統(tǒng)能夠收集他們各自的信息，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，對(duì)底層的兼容性好。 具有聯(lián)動(dòng)性能夠?qū)⒍鄠€(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行因果關(guān)系分析，判斷制定好的措施執(zhí)行規(guī)則，有效地達(dá)到安全，避免事故發(fā)生的目的。本文將著重設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的C/S 架構(gòu)部分，其中 B/S 架構(gòu)部分由后續(xù)完成，本文不做介紹，因此下文所述均指C/S 架構(gòu)的系統(tǒng)。2.5 本章小結(jié)本章首先分析了目前我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)存在，以及現(xiàn)有煤礦安全系統(tǒng)的弊端，介紹了煤礦安全綜合

57、系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)。然后對(duì)煤礦安全綜合系統(tǒng)進(jìn)行了分析，采用綜合化、可擴(kuò)展化的設(shè)計(jì)，提出C/S 和B/S 相結(jié)合的煤礦安全綜合系統(tǒng)架構(gòu)，并對(duì)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)分析。14第三章 煤礦安全綜合系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第三章 煤礦安全綜合系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)是煤礦安全綜合系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的、處理與顯示，地位十分重要，因此對(duì)煤礦安全綜合系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)是必須的。這個(gè)章節(jié)主要完成對(duì)煤礦安全綜合系統(tǒng)中C/S的總體設(shè)計(jì)，在需求分析的基礎(chǔ)上確定結(jié)構(gòu)，并完成開發(fā)方案的選擇。3.1 綜合需求分析從第二章對(duì)煤礦安全綜合系統(tǒng)的分析可知，系統(tǒng)位于綜合系統(tǒng)的上層，是連接底層硬件設(shè)備與的橋梁。將底層硬件數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的展示，供計(jì)的煤礦安全綜合

58、查看，以便及時(shí)針對(duì)異常情況采取合理的措施。本文所設(shè)系統(tǒng)是為了解決煤礦井下的具體問(wèn)題，因此在性能和功能方面都有嚴(yán)格的要求。通過(guò)對(duì)中民安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ6201-2006煤礦安全系統(tǒng)通用技術(shù)要求（以下簡(jiǎn)稱 AQ6201 標(biāo)準(zhǔn)）的學(xué)習(xí)，結(jié)合合作公司求。銷售對(duì)顧客需求的反映，得到煤礦安全綜合系統(tǒng)具體需3.1.1性能需求由于煤礦安全綜合系統(tǒng)特殊的應(yīng)用背景，其的數(shù)據(jù)反應(yīng)井下真實(shí)情況，所以其系統(tǒng)性能直接關(guān)系到礦工的生命安全。為了保證煤礦安全綜合系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定、可靠、高效地運(yùn)行，必須具有嚴(yán)格的性能要求27。 實(shí)時(shí)性：煤礦安全綜合系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)井下參數(shù)進(jìn)行，保證員工生命和安全，因此要求必須及時(shí)反映井下數(shù)據(jù)

59、情況，系統(tǒng)響應(yīng)速度要求為秒級(jí)，確保不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題而影響實(shí)施。 可靠性：要求系統(tǒng)中進(jìn)行顯示和處理的數(shù)據(jù)必須是正確的數(shù)據(jù)，對(duì)于無(wú)用數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行過(guò)濾，以免對(duì)的誤判。往往文化水平不高，對(duì)計(jì)算機(jī)不 易用性：煤礦安全綜合系統(tǒng)使用夠熟悉，所以要求有易于操作的人機(jī)交互界面，使能更好的實(shí)施。 易性和可擴(kuò)充性：隨著現(xiàn)代化技術(shù)迅速發(fā)展，對(duì)煤礦安全的要求也越來(lái)越高，的功能也著隨時(shí)擴(kuò)充的可能性，因此系統(tǒng)應(yīng)能夠盡量減小再開發(fā)的難度，具有較好的可擴(kuò)充性。 標(biāo)準(zhǔn)性：開發(fā)的系統(tǒng)環(huán)境、開發(fā)工具和開發(fā)語(yǔ)言等都要符合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，保證代碼的可讀性和可移植性。15 先進(jìn)性：煤礦安全綜合系統(tǒng)的開發(fā)需要一定的時(shí)間及成本，

60、因此要求一個(gè)系統(tǒng)能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不被淘汰，然而計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，必須采用目前主流的并有發(fā)展前途的技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，以保證 穩(wěn)定性：系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)井下全天 24 小時(shí)系統(tǒng)存活時(shí)間。，以保證所有安全隱患都能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，所以必須常年 24 小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。3.1.2功能需求本文設(shè)計(jì)的煤礦安全綜合系統(tǒng)是應(yīng)用于中小型煤礦的系統(tǒng)，并且能夠檢測(cè)井下多種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的融合。結(jié)合煤礦安全綜合系統(tǒng)的具體應(yīng)用環(huán)境，本文在遵循 AQ6201 標(biāo)準(zhǔn)的前提下，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)系統(tǒng)功能做一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明，如表 3.1 所示。表 3.1 煤礦安全綜合系統(tǒng)功能需求16功能需求描述功能最多 64 個(gè)分站的數(shù)據(jù)；對(duì)數(shù)據(jù)以秒