1、煤矿安全巡检管理系统软件的设计与实现钟 宇(中国煤炭科工集团重庆研究院 测控技术研究分院, 重庆 400039)摘 要: 为了便于地面生产管理部门对井下环境进行有效的监管, 利用井下已经覆盖的无线网络, 结合 WCF 数据传输技术 , 设计并实现了煤矿安全巡检管理系统 系统通过移动终端设备, 将巡检得到的煤矿井下环境参数 三违信息及图片快速 准确地传输至地面服务器, 同时在地面服务器进行有效的统计分析, 及时反映井下环境状况 该系统的设计在提高煤矿工人工作环境安全系数的同时, 也有效地推进了安全巡检工作的规范化和信息化, 提升煤矿管理人员的工作效率和管理水平关键词: 煤矿安全;巡检系统;隐患;
2、安全巡检管理中图分类号: TD67 文献标志码: A 文章编号: 0253-2336 (2012) 11-0095-03Design and Practices on Software of Mine Safety Patrol Management SystemZHONG Yu(Remote Control Technology Branch, Chongqing Research Institute, China Coal Technology and Engineering Group, Chongqing 400039, China)Abstract: In order to make
3、 the surface production management department to effectively monitor and manage the environment in the underground mine, with the application of the available covered wireless network in the underground mine and in combination with the WCF data transmission technology, a mine safety patrol managemen
4、t system was designed and realized. With mobile terminal equipment, the system could rapidly and correctly transmit the underground mine environment parameters, three violation information and images collected from the mine patrol in the underground mine to the surface servers. Meanwhile a statistic
5、 analysis would be effectively conducted by the surface server, the underground mine environment conditions could be timely reflected. The design of the system could improve the working environment safety coefficient of the mine workers, could effectively promote the standardization and informationi
6、zation of the mine safety patrol work and could upgrade the work efficiency and management level of the mine management personnel.Key words: mine safety;patrol system;hidden danger;safety patrol management目前, 我国煤矿安全巡检工作都是由煤矿巡检人员手工记录井下监测地点的各种参数数值, 再到地面进行人工录入汇总, 大量繁杂的数据需要工作人员处理和筛选 这样, 对生产安全管理部门的工作增加了难
7、度, 而且存在不规范 检索困难 时效性差等缺点 因此以煤矿服务为安全巡检系统的设计重点, 并结合煤矿现有安全监控系统的特点, 将煤矿安全巡检系统的功能完善化, 是煤矿安全生产工作的重中之重 因此, 针对我国煤矿的实际情况, 笔者开发了一套适合我国煤矿企业使用的安全巡检管理系统, 改进了传统的巡检工作及管理模式, 使矿山安全管理工作提高到一个新的水平1 安全巡检管理系统关键技术1) PDA 操作系统 目前 PDA 市场的主流产品是掌上型电脑, 掌上型电脑的操作系统主要有 4 大类 : 基于 Palm OS 操作系统的 Palm 系列掌上电脑和兼容产品 Visor TRGpro 等;基于 Micr
8、osoftWindows 操作系统的掌上电脑, 即 Win CE 和 Pocket PC, 还有近年推出的基于 Windows mobile 的操作系统, Windows mobile 是微软为智能移动终端设备使用的操作系统, 其核心仍然是 Win CE 另外还有基于 Linux 的掌上电脑和基于 EPOC 的掌上电脑 因此 Palm Windows Linux 还有 EPOC 成为 952012 年第 11 期 煤 炭 科 学 技 术 第 40 卷了 PDA 的主流操作系统2) 安全巡检终端开发平台 NET CompactFramework 是紧缩版的 .NET 开发框架 1 . NETCo
9、mpact Framework 主要用在手持设备上, 包括 PDA 移 动 电 话 机 顶 盒 和 各 种 运 行 WindowCE.NET 操作系统的嵌入式设备 需要注意的是目前使用.NET 技术编制的程序只能在 Windows 系列平台上使用, 但是现在正在推行一个在 Linux 平台上能够支持.NET 的项目 MONO 以后.NET 程序将同样可以在非 Windows 的操作系统上运行3) 安全巡检终端和后台管理系统有大量数据需交换 , 因此巡检终端需支持与后台管理系统的连通性 巡检终端设备支持以下连通选项 : 使用串口 USB 或网络连接的 ActiveSync 连接 ;使用无线或有线
10、连接的网络连接; 使用调制解调器通过普通电话线或 GSM GRPS 或 3G 移动电话建立拨号连接2 煤矿安全巡检业务分析煤矿安全巡检管理系统的设计采用煤矿井下安全生产的闭环管理理念及管理流程 系统包括设备硬件平台和软件平台 2 部分, 软件平台包括终端手持设备数据采集系统和巡检数据管理 分析 统计系统 2 部分, 实现了由终端数据采集到网络数据统计的全部业务过程 设备硬件主要包括主站计算机 手持 PDA 以及与之配套的射频卡 2井上人员首先利用配置终端软件进行参数(环境参数 三违参数等) 配置, 连接 WCF 服务器将配置信息存入数据库服务器 井下巡检人员使用 PDA 贮存的手机终端程序连接
11、 WCF 服务器访问数据库服务器, 查询配置信息, 生成 XML 数据格式的配置文件 (巡检点环境参数信息等), 并将文件下载到 PDA, 巡检人员根据配置信息进行地址巡检 井下巡检人员使用 PDA 贮存的手机终端程序采集各项待检查的数据, 在网络正常的情况下,通过井下无线网络连接 WCF 服务器将数据上传至数据库服务器;若网络异常, 暂时将巡检数据存入存储卡, 待上井后, 再将数据导入数据库服务器3 安全巡检管理系统软件结构设计安全巡检管理系统软件由井下数据采集器软件和井上服务器端软件组成 井下数据采集器软件可实现客户端三违信息及环境参数的记录 保存功能, 并对三违信息或环境参数的记录插入图
12、片加以辅助说明 记录完成后, 通过有线 无线网络, 或 USB 连接方式将三违信息或环境参数记录导入服务器 煤矿井下 PDA 客户端软件架构如图 1 所示图 1 井下 PDA 客户端软件架构客户端主要具备以下功能: 记录三违信息 记录环境参数 配置参数下载 信息发送与接收 地址扫描接口 人员扫描接口 时钟同步等 其中 ,记录的三违信息应包括违反劳动纪律信息 违章操作信息 违章指挥信息和图片信息等; 记录的环境参数包括瓦斯 二氧化碳 温度和图片信息等井上服务器端软件能够实现接收客户端所发送的三违信息或环境参数记录, 并能将记录保存至数据库 记录保存后, 服务器端还可分析 统计 查询所记录的三违信
13、息或环境参数信息, 并可对查询结果导出文档 服务器端软件架构如图 2 所示对象模型WCF 服务WINFORM环境参数采集业务逻辑表示层三维信息采集数据传输配置信息接收处理 地址识别人员识别PDAXMLProviderInterfaceFactoryProvider DALXML FILE数据访问层业务逻辑层图 2 井上服务器端软件架构服务器端软件由通信模块 数据处理存储模块 时钟同步模块 配置参数生成模块组成 其中的技术难点在于 WCF 服务的应用, 由于在 PDA 设备中使用了 WCF 技术, 与在 PC 机上部署 WCF 是完全不同的, 首先, WCF 的发布方式采用 IIS 方式, 在
14、PDA 客户端上部署 WCF 服务时, 绑定方式必须使用 BasicHttpBinding 方式 3, 另外, 在 PDA 客户端开发桌面程序引用 WCF 服务和配置 WCF 客户端也与 PC 机上不同, 采用的方式是利用第三方工具创建 WCF 服务代理类 , 生成 CFClientBase.cs 和 WcfService.cs 两个类, 直接在 PDA 客户端程序中引用这 2 个类文件 服务器端软件要具备的功能如下: 支持数据查询 报表打印 用户管理 环境参数设置 地址管理和隐患分析 在煤矿隐患条件的逻辑判断上 , 每个煤矿的逻辑可能不同, 关注点不一样导致隐患判断逻辑的不同, 可能会根据一
15、个区域内的瓦斯浓度 风量和风速来判断这个区域的危险等级, 也可能会根据这个区域多次采集的瓦斯浓度来做比较, 判断这个区域的危险等级5-6 , 所以, 隐患的逻辑判断必须由客户通过程序来完成, 因此, 必须要提供一个开放性的功能界面由用户来自行设置隐患等级的判断逻辑4 系统实现及功能设计4.1 PDA 客户端1) 环境参数 三违信息记录 PDA 客户端环境参数输入功能可选择所需要的环境参数类型(例如瓦斯浓度 二氧化碳 温度等), 并记录所输入的具体数值 ;在三违信息录入栏选择三违信息, 输入三违说明, 记录三违信息 记录完成后可保存至本地存储卡中 , 或者通过无线网络或有线将记录发送至服务器端对
16、象模型WCF 服务WINFORM环境参数采集三维信息采集数据传输配置信息接收处理 地址识别人员识别SQLProviderInterfaceFactorySQL Server 2000表示层IE业务逻辑层数据访问层业务逻辑Provider DAL2) 插入图片 PDA 客户端可以选择插入采集器内的图片 (如拍摄的照片) 辅助说明巡检员所记录或者发送的环境参数, 巡检员还可对插入的图片进行备注说明 图片插入完成后可通过网络将图片与环境参数记录一起发送至服务器端, 或者将带图片的记录保存至本地存储卡中 该功能所插入的图片以及图片备注作为 XML 元素保存在环境参数输入功能所生成的 XML 文件中 如
17、果插入图片的环境参数记录发送或保存失败, 软件会提示用户重新保存或发送3) IP 地址设置 在发送环境参数 三违信息记录之前, PDA 端须设置并保存服务器端 IP 地址 用户保存的 IP 地址保存在本地存储卡中, 以 XML 文件的方式进行保存4) 配置参数信息更新 更新的内容主要包括: 时钟同步 用户信息配置 环境参数类型配置 环境参数报警条件设置 地址信息管理 三违信息类型管理 员工信息管理 部门信息管理4.2 服务器端数据处理服务器端的消息接收程序接收 PDA 客户端所发送的环境参数记录文件后 , 将记录写入数据库中 在将记录写入数据库的过程中, 文件所保存的数据按照事先所列的数据类型
18、在数据库中进行存储 消息接收完成后, 保存成功或者失败的消息会记录在相关的日志文件中 除了记录接收日志之外, 环境参数记录写入数据库成功或者失败的消息也会记录在相关的数据库日志文件中4.3 客户端数据查询1) 基础信息管理 此部分分为系统用户管理员工管理 数据库管理和区域地址管理等功能模块, 是整个系统的基础 涉及到登录系统账户 系统权限展示设置 员工信息的查看 数据库的备份还原操作 区域地址的设置等2) 环境参数管理 此部分分为环境参数设置 环境参数数据查询等功能模块 , 涉及到了巡检前井下环境参数 (二氧化碳 瓦斯 温度等) 设置 巡检后数据的查询 辅助图片的展示 报表打印导出等功能3)
19、三违信息管理 此部分分为三违信息设置 三违信息查询 录入三违信息等功能模块 涉及到煤矿三违信息类型的设置 按照指定数据选择查询 手工录入三违信息 报表导出打印等功能4) 巡检管理 该部分是系统的核心部分, 是巡检工作顺利展开的保障 , 由班次管理 已排计划 巡检数据查询 安排新巡检等功能组成, 涉及到巡检班次设置, 按照人 班次 地址 时间来安排巡检, 对已经安排的巡检信息进行查询, 导出报表等5) 报表查询打印模块 报表是信息系统不可或缺的一部分, 是对重要数据的台账化管理,作为企业以后发展的主要参考指标6)当班数据管理对环境参数查询 三维信息查询日志信息 巡检数据查询的具体模块化,主要是方
20、便工作人员及时查看信息7)隐患分析管理功能模块该部分是对井下隐患进行多样化的展示,目的是以形象直观的方式展现出井下环境,涉及到对隐患的统计 超限整改的滚动显示柱状图和折线图的隐患地址显示 个人隐患整改信息的及时显示 导出报表等5 结语阐述了煤矿安全巡检管理系统的设计思想研究内容以及实现方式 从软件工程的角度分析整个系统,采用原型法来对系统进行设计, 取得了较好的效果系统使用工业级智能的PDA 设备辅助煤矿巡检人员进行日常的巡检工作 ,使煤矿巡检传统的采集方式融人了信息技术,实现了巡检管理工作信息化办公, 大幅提高了巡检工作的可靠性实时性以及稳定胜,给煤矿巡检人员提供了极大的方便,提高了工作效率
21、 煤矿安全巡检管理系统涉及计算机网络技术无线网络技术和移动终端设备技术, 从根本上改变了传统的煤矿安全巡检工作方式,提高了煤矿安全巡检的信息化水平参考文献:1 胡文涛, 周军,赵立厂 .基于 RFID 手持终端的煤矿安全巡检系统的设计J.工矿自动化,2010(12):1-4.2 刘伟民,郑爱云, 李苏剑, 等. 基于 RFID 的煤矿井下物流管理系统研究J.煤炭科学技术,2007,35(9);35-39.3 严商 ,黄樟灿.WCF:Windows 平台新一代通讯基础研究与分析J.计算机与数字工程,2008(4):86-89.4 汤国安,杨昕,高春矿.煤矿安全监控系统现状与发展前景J.煤炭技术,
22、2004,24(11):65-665 陈小林. 煤矿安全隐患量化管理信息化的研究J.工矿自动化,2010(12):5-7.6 赵作鹏, 尹志民,陈金翠 ,等.煤矿隐患数据挖掘模型及适用挖掘算法J.煤炭科学技术,2010,38(3):67-697 姚善化,范骏.矿井跟踪定位通信系统的设计与应用汇J.煤炭科学技术,2007,35(2):49-518 孟小峰,王宇,王小锋.XML 查询优化研究J.软件学报,2006,17(10):2069-2070.9 王敏,王金海,王炜.新型的煤矿安全智能巡检系统 J.煤矿机械,2008,29(1):118-120.10 王丛刚 ,王青云.基于 PDA 移动客户的网络应用研究J. 计算机应用研究,2002,19(3):118一 129
