現代煤礦生產中計算機智能監控網絡的應用

劉杰

摘 要 隨著計算機與網絡信息化技術的進展，其逐步走進了煤炭企業，在煤炭生產中通過計算機智能監控網絡可以進行安全系統與煤礦生產過程的管理、監控和檢測，進而提高了企業的生產安全，在現代的煤炭企業生產中，對帶式物料傳送的控制對煤礦生產具有很重要的影響，并且也進一步地提升了煤炭的產量效益。本文主要對于電子計算機在煤炭工業生產中的運用進行了闡述，旨在為相關工作人員提供參考。

關鍵詞 現代煤礦生產 計算機智能監控網絡 煤礦監測 智能管理

中圖分類號：TD64 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0023-03

煤礦作為國家的重點能源資源，是我國的國民經濟發展的一項重要組成部分，但是，由于我國煤炭企業的區域經營相對分散、施工環節復雜、技術信息源豐富等特點，目前我國的煤炭企業管理和技能水平都比較落后。而本文中所闡述的通過與計算機之間串行的通訊技術完成了對帶式傳送機的穩定安全協調工作，進一步實現了增加煤礦企業煤炭生產、提高產業效益的目的。

1 我國煤礦生產監控系統所存在的問題

目前用來收集以及采取數據等各種傳感器的類型比較多，并且都具有相應的時間滯后性，不容易做到網絡的互連以及信息的資源共享，這也使得煤礦監測信息系統中存在“信息的孤島”，無法做好管理與決策;同時由于目前的監測信息系統多是以局域網形式，信息系統的集成與網絡化水平并不高，且儀器儀表所支持的通信協議也不統一，系統并不整合，因此無法直接或全部進行信息資源共享。

1.1 系統失敗問題

應用串口的通信控件主要是MSComm，其能夠實現智能監控功能，還可以實現系統的通信核心，采取相應的控件OnComm事件做好激發，可實現數據的捕獲。這樣對應用Flash 動畫，容易發生過度的系統資源消耗，從而造成未被激活的OnComm事件的情況，進而影響上、下位機的通信終端，致使系統失敗。

鑒于這一問題的存在，目前針對現代的煤礦生產過程中，且避免針對不同的監控界面會在不同的工作區域之間體現，從而進一步保障計算機智能監控系統自身通信的穩定性，更好地發揮其在現代煤礦生產中的監控作用。

1.2 信號不穩定問題

在現代煤礦生產中應用計算機智能監控系統，有時會存在上機以及下機位之間的命令容易發生傳輸丟失，由于當前存在干擾信號，非常容易導致整個系統的數據在傳輸過程中出現大幅度的衰減，在信號的衰減過程中，不但容易導致通信出現失敗的情況，還容易發生特定狀態之下的通信失敗。所以要求整個系統之間的硬件，能夠保證將外界的干擾信號盡量地降低，保證能夠將中繼器加在總線位置上[1]。同時，系統程序中也可以考慮對每個指令分三次傳輸，以便使系統通訊故障的概率盡量地降低，使計算機智能監測控制系統在現代煤礦工業生產中的運用更具有保障性。

2 我國煤礦監控系統未來的發展趨勢

除了進行現場監控，信息系統還應該具備可以針對被測現場的參數，做出風險分類、危險評估和給出一個簡單的決策方法，并且操作系統和所安裝的應用軟件一定要具有高度一致性，并朝著高度聯網進一步發展，所檢測的數據信息也應該按統一的格式發送過去;克服整個監控系統之中存在于各個子系統之間“信息孤島”問題，可采取由我國政府共同統一出臺相關的專業規范進行信息統一整合，通過共同統一的網絡通信協議等，直接進行數據信息的資源共享與傳送;要建立比較科學、有效的政策法規，目前有很多的數據都是儲存于一身的多個任務做好信息的處理，以及幾個不同的智能聯網監控以及管理系統[2]。

3 現代煤礦生產中使用計算機智能監測控制系統的重要性

計算機智能監測管理系統，是在電子計算機串行通訊技術的基礎上發展出來的一個工業信息集散與管理系統，其工作的基本原理是利用對有無煤感應器、井下煤位感應器、溫度傳感器以及各種傳感器的綜合應用，完成對地帶式物料運輸工作狀況的信息收集，并將工作狀態信息利用光纖向地面調度室的上位機系統進行傳送，再由上位機以動畫形式將所接受的信號作出實時顯示[3]。

4 煤礦遠程綜合監控系統的現狀

隨著我國煤礦企業所使用的監控系統增多，監控系統的問題也逐漸凸顯出來。

1.主要是因為在進行系統的制造流程中缺少規范，因此，這種情況下，就發生了不同的生產廠家對于整個監控系統設備在應用上的可靠性非常差。加上所研發的環境監測系統一般都帶有很強的針對性，所以，礦井公司在對礦山環境實施監測時會受一定的限制。

2.在遠程綜合監控網絡系統中的網絡通信與數據傳輸協議并不相同。傳輸的方法太過于簡單，并且整個系統之中在實用性上比較缺乏，安全性不高，沒有辦法形成完善的體系，因此，不容易實現煤礦在實時以及遠程的綜合監測方面的需要。

3.在控制系統設計中使用二維數組實現將監控界面畫面與生產現場設備連接起來。這樣，下位機器可以將所收集的現場信息及時傳到上位機，再由上位機進行相應的匯總和分類，并在二維數組中寫入帶有一定含義的數值[4]。同時，通過系統程序可以對二維數組內數據定時讀取，并以數據含義為基礎對監控界面的顯示實施管理。采用這一方式，保障對二維數組數據的寫入與讀取過程的彼此獨立性，進而實現計算機智能監控系統對生產一線工作現場情況的實時顯示與監控。

4.計算機技術智慧監測信息系統自動控制的技術實現下位機，在計算機技術智慧監測信息系統中進行數據信息采集，其重要硬件部分組成應該包含：感應器、工業單片微機、電源電路、感應器接口件、變換集成電路、擴展集成電路、數字處理電路、話音集成電路、人機對話用戶界面、告警輸出電路及通訊電路等。其中，由各傳感器承擔對各種數據的信息收集。以對輸送帶緊張感的自動控制為例，首先利用張力傳感器將輸送帶張力轉換成電訊號，經放大集成電路做過放大濾波處理之后再利用變換集成電路實現對數值量的變換，此時，當將上、下限設備數和經過電子計算機整理的數值量加以比較后，就可得出對應的接點信息和報警信號，其中，接點信息既可以作為對傳送帶上電動機正反轉方向的控制信息，也可以作為對電動機的開關信息而存在。

5 煤礦自動化和智能化生產的技術基礎

5.1 計算機網絡技術

計算機網絡技術，是在傳統計算機與通訊技術相結合的基礎上進一步發展出來的，指計算機中能夠根據一定的網絡協定，把離散的電氣設備連接起來，從而組成一種綜合系統。計算機與網絡技術能夠更好地進行數據共享，人們可以在辦公室內對生產現場實施全面監視，也可以調閱生產數據，大大推動了生產的智能化發展。

5.2 自動化監控與智能管理

礦山的綜合智能化管理，是以工業以太網為基礎而構建出來的自動化管理統一平臺，將整個礦山的智能化監管與控制采用工業以太網連接起來，從而建立了一個高速統一的網絡結構[5]。

5.3 視覺采集技術

煤礦生產過程實時性監測與管控中的一個核心環節便是視頻信號采集設備，而電腦視覺科技則是視頻信號采集的核心。所說的計算機視覺技術，即通過計算機設備和智能化裝置替代人眼對事件加以辨識，并通過對所收集來的圖形信號加以加工處理，從而使聲音信號和圖像信息逐步地轉換為數字信息。計算機視覺技術是一門通過精細的獲取圖形信號的計算機技術，視覺系統主要由聲音監測模型、物質和環境模型、社會信息和組織模型等所構成。

5.4 物聯網技術

物聯網信息技術，是把傳感器技術、電子監控技術和計算機網絡技術融合起來的一門新興科學技術。物聯網的科技使用面也十分的廣闊，物聯網科技在采礦生產與安全管理過程中起到了十分關鍵的角色，能夠利用物聯網科技推動礦井開采質量的提高。把智能化管理、信息化科技、數字化生產流程等技術集中起來，從而形成全新的模式，以達到礦山生產的工具、生產者、環境的協調性發展。

6 采用計算機及網絡技術的煤礦監測與智能管理

6.1 系統總體設計

智能化生產監察體系主要包括三個基礎層面，分別是生產設備層、信息系統層和管理層，信息系統的生產設備層使用的是工業生產現場總線，能夠有效保障生產現場各個子監測具備一定的實時性，同時進行對礦山的井上下排水的系統在通風上的系統應用，包括對于供電等系統的安全生產狀況的監測，而現代礦井生產中計算機智能監測系統的使用，采取的“一對多”的消息傳輸方法，即由一臺上位機或通過多臺下位機，對井下生產情況和機械設備運行狀況進行監測。為了能夠有效地防止相關的系統在通信上出現沖突，保障上、下位機間安全可靠、有序順暢的通信，進行系統通信的設計優化十分必要。因此，本文中使用了二層的通信方法，即上、下機間不直接進行相連，而是通過將上飛機位相連至現場的控制中心，每個上飛機位以四個現場控制中心為上線，而每個現場控制中心則以八個下飛機位終端為上線，也就是說計算機智能監測系統在現代煤礦中的應用，最多能完成對三十二臺輸送機運行情況的監測，這樣，就形成了上機位、現場控制中心、下機位的遞進通信形式。下達的命令先從上機位傳遞至現場控制中心，以現場控制中心為中間環節，再把命令下位至機智能終端進行傳遞，而信號的反饋流程也是這樣，從下位機、現場控制中心、上位機依次傳遞。這一通信優化的中心環節是現場控制中心，并且將此作為重要的通信媒介，達到協調緩沖、通信穩定的目的。同時還能夠把各種信號匯集在一起，把信號展現到工控機上供管理人員監控，最終完成對礦井生產現場的全過程監視與自動化管理工作。

6.2 煤礦監控和智能管理系統組成

大部分的煤礦工業所應用的系統是以太網的系統，其中有三個主要的分支，分別是傳輸通道部分、地底部分和井下部分。其中地面工程部分主要包含地面工程網絡設備、控制裝置、數據信息服務器設備、控制設備服務器、地面工程換換機、防火墻等。傳輸管道部分主要包含光纖、網線和交換機相連的各類控制設備以及傳感器。井下部分包含防爆交換機、監測設備以及對于分站的控制等。

6.3 煤礦監控和智能管理系統特征

煤炭生產的特殊性確定了煤炭生產監控設備和智能管理系統應該可以持續二十四小時正常工作，并且產品系統工作的可靠性和準確性要符合煤炭的生產特點以及安全建設要求;網絡構建需要沿著鏈條性架構進行，構建網絡的拓撲架構和連接修復機制，并在300ms內修復網絡間的正常連接;網絡的構建需要符合國際主流接口設計，便于子系統的快捷連接以及后續功能的發展;硬件模塊系統以及軟件模塊系統的產品設計需要構建各種可靠性保障，并且需要保證系統工作的可靠性和產品系統的穩定能力;信息系統的功能設計要齊全，比如對數據的查詢、管理報告的輸出、告警模板、報警記錄、故障監測、故障管理記錄、系統日志等;信息系統還需要具有較強的數據集成管理功能，可以對礦井的現代化管理工作進行基本的數據保障，以做到數據的資源共享。

6.4 自動化監控與智能管理的使用效果

下位機在計算機的智能監測系統中進行數據實時收集工作，其主要硬件構成應包含：感應器、工業單片微機、電源電路、感應器接口件、交換集成電路、擴展電路數碼處理電路、語音集成電路、人機對話用戶界面、報警輸入輸出電路和通信集成電路等。在其中，由各感應器承擔著對各種數據的實時收集，以對輸送帶緊張感的自動控制為例，首先采用張力傳感器將輸送帶的緊張感轉換成電訊號，經擴大集成電路做過放大濾波處理之后，利用變換集成電路實現了對數值量的變換，由此完成了對輸送帶設備緊張感的自動控制。從而提高了職工的生產安全意識，有效增強了員工責任感，提高了生產管理水平，適應安全生產要求，并及早出現了交通事故隱患，故障發生與危險隱患整治工作效率更高。

7 結語

綜上所述，通過建設相應的監測系統制度，才能確保煤炭開采時的安全性，并提高了行業內的安全意識。本文主要從當今煤炭生產監測的狀況展開研究，并對計算機智能監測網絡系統的具體應用和技術展開剖析，期望為現代煤炭生產過程中計算機智能監測網絡系統的運用提供一定的參考。

參考文獻：

[1] 張塹，宋艷.在現代煤礦生產中計算機智能監控系統的應用[J].煤礦機械，2012，33（11）：275-277.

[2] 王寶來.現代煤礦生產中計算機智能監控網絡的應用[J].中國科技投資，2017（06）：280.

[3] 王富榮.現代煤礦生產中計算機智能監控網絡的應用[J].煤炭技術，2013，32（01）：7-9.

[4] 程強.現代煤礦生產中計算機智能監控網絡的運用研究[J]. 電腦愛好者（普及版）（電子刊），2021（03）：106.

[5] 李曉靜.現代煤礦生產中計算機智能監控網絡的應用[J].煤炭技術，2014，33（01）：190-192.