专利名称：一种分布式煤矿生产与安全信息监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分布式煤矿生产与安全信息监控系统。
背景技术：
我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，不仅地质构造比较复杂，而且点多面广，分 布的地域广泛并且偏僻。无论是交通或者通讯情况，均处于劣势。我国矿井总数在关井压 产后仍达33500个左右，其中国有重点煤矿矿井600多个，地方国有煤矿2000多个，各类乡 镇集体煤矿31000个。国有重点煤矿基础相对好点，机械化程度达75%左右；国有地方煤矿采煤机械化 程度只有25%左右；而乡镇集体煤矿大多数是非常落后的近乎原始的开采方式，安全生产 基本无保障，因此，对小型煤矿进行统一管理、加强对小型煤矿安全信息的统计和监控是非
常重要的。煤矿安全生产方面的信息化建设一般从三个方面着手。首先，安全监测监控系统 的建设是建设重点之一，除被人们广泛关注和了解的瓦斯监控之外，还包括矿山顶板压力 监测、井下煤炭运输系统监控、井下温度监控以及其他有害气体监控等；其次，生产作业系 统的监测监控和管理；最后，就是各个企业对于安全生产信息的联网，使企业、地方政府有 关安全生产管理部门与国家煤矿安全监察局能够随时查看这些生产与安全数据。但是，煤炭企业在信息化建设过程中，普遍都遇到了 “信息孤岛”的问题。信息资 源整合需求高、难度大成为煤炭行业安全生产信息化建设的一个特点。目前各煤矿的矿井监控系统已建成，如何远程集中管控各矿井监控系统信息、提 前预警、及时告警成为及需解决的问题。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是提供一种分布式煤矿生产与安全信息监控系 统，使得能够统一管理管辖内煤矿的生产与安全数据，实现各矿井之间的信息共享，提高各 矿井的安全性。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种分布式煤矿生产与安全信息监控 系统，包含至少一个监控中心系统，和至少两个通过网络与所述监控中心系统连接的信息 接入设备；所述信息接入设备与煤矿的矿井监控系统连接，从所述矿井监控系统实时采集该 煤矿的生产与安全数据，进行实时数据处理和该矿井的历史数据存储；所述监控中心系统 通过网络与管辖内所有煤矿的信息接入设备连接，该监控中心系统包含访问控制模块，历 史数据存储模块，人机界面模块。作为进一步改进，该系统包含至少两个所述监控中心系统，通过网络以上下级形 式连接，最下一级监控中心系统与管辖内煤矿的信息接入设备连接，获取管辖内煤矿的生 产与安全数据，进行管辖内煤矿的历史数据存储；
3[0011]所述上一级监控中心系统与至少一个下一级监控中心系统连接，获取管辖内下一 级监控中心系统中保存的生产与安全数据，进行管辖内下一级监控中心系统的历史数据存 储。本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于在各煤矿各自独 立的矿井监控系统之间建立信息共享的系统，远程实时监控并集中网络中的各矿井安全信 息，并保存历史数据作善后处理依据，使得能够集中管控各矿井监控系统信息，解决矿井中 容易产生的安全问题，使得煤矿系统的安全得到保障。在煤矿事故发生前，能够辅助煤矿的拥有者、运行维护者、安监部门等煤矿安全信 息监控系统使用者规范信息格式和数据传输标准，促进行业信息的标准化；帮助判断矿井 安全相关系统配置是否合格，杜绝虚报/瞒报/误报；可随时、随地监控现场运行状态。在 煤矿事故发生时，能够提供全面信息，辅助及时做出正确决策。在事故发生后，能够帮助调 查事故原因，理清责任，总结经验。最大限度的将安监部门从信息系统的建设、运行、维护等 繁琐工作中解放出来。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型一优选实施方式的分布式煤矿生产与安全信息监控系统中信 息接入设备的连接示意图；图2是本实用新型一优选实施方式的分布式煤矿生产与安全信息监控系统结构 图；图3是本实用新型一优选实施方式的分布式煤矿生产与安全信息监控系统中包 含多级监控中心系统的示意图；图4是本实用新型一优选实施方式的分布式煤矿生产与安全信息监控系统中监 控中心系统结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型的实施方式作进一步地详细描述。本实用新型一优选实施方式涉及一种分布式煤矿生产与安全信息监控系统，包括 监控中心系统和信息接入设备两部分。其中，每个煤矿设置一个信息接入设备，用于与煤矿 的矿井监控系统连接，从该矿井监控系统采集该煤矿的生产与安全数据，进行实时数据处 理和该矿井的历史数据存储；设置至少一个监控中心系统，通过网络与管辖内所有煤矿的 信息接入设备连接，用于从信息接入设备获取管辖内所有煤矿的生产与安全数据，进行煤 矿生产与安全数据的监控、管理，和历史数据的存储；还可以用于管辖内所有煤矿的人机界 面数据与服务的集中，和根据所监控的生产与安全数据对管辖内的煤矿进行报警处理。监 控中心系统和信息接入设备之间可以通过公网、专网、有线、无线等多种通讯网络连接。一 般情况下，监控中心系统可以根据监管需要设置在地级市或者在县里。现有的矿井一般都有其自身的矿井监控系统，本实施方式中通过原有矿井监控系 统把 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统)数 据按统一的文件格式通过FTP (File Transfer Protocol，文件传输协议)方式传到信息接 入设备中，信息接入设备实时读取上传文件中的数据，并进行相应的处理，如图1所示。[0024]其中，煤矿的生产与安全数据可以包括■瓦斯、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等；■煤仓煤位、水仓水位、风机风压、箕斗计数、机电设备开停等；■可选生产参数和电压、电流、功率、电度等电量参数；■可选胶带跑偏、胶带速度、轴承温度、机头堆煤等各种机电设备的运行参数；■现场各种告警信息，等等。需要说明的是，一个分布式煤矿生产与安全信息监控系统中可以有多个监控中心 系统，这些监控中心系统分为多个级别，通过网络以上下级形式连接，由一个上一级监控中 心系统管控多个下一级监控中心系统，获取管辖内下一级监控中心系统的生产与安全数 据，进行管辖内下一级监控中心系统的历史数据存储。下一级监控中心系统与煤矿的信息 接入设备连接，获取管辖内煤矿的生产与安全数据，进行管辖内煤矿的历史数据存储，如图 2所示。在煤矿安全信息监控系统覆盖范围比较大，管辖的煤矿比较多的情况下，也可以 根据规划来构建多层监控中心系统，形成多个级别的分布式监控和数据存储，如图3所示。本系统中监控中心系统与信息接入设备之间、以及各级监控中心系统之间，均可 以通过公网、专网、有线、无线等多种通讯网络连接。本实施方式中的监控中心系统包含如下功能模块，如图4所示访问控制模块，用于实现对整个所述煤矿安全信息监控系统的网络管理功能，和 用户身份认证及访问管理；历史数据存储模块(HDB)，用于对本监控中心系统连接的信息接入设备的历史数 据进行备份；人机界面模块(如SCADA/HMI服务器)，用于负责本监控中心系统与外界的实时数 据交互、和/或本监控中心系统内各单元的实时数据库一致性管理，和/或系统级综合控制 逻辑，和/或人机界面的生成和发布。信息接入设备还可以包含告警模块，用于对实时采集的煤矿生产与安全数据进 行故障分析和诊断，产生告警信息，并为每条告警信息设置至少两个告警级别和告警确认 机制，并且将分析后的告警信息通过无线网络发送给其连接的监控中心系统；监控中心系统还包含告警处理模块，用于接收辖下各信息接入设备的实时告警 信息，并处理告警事件。告警模块为每条告警信息设置至少两个告警级别和告警确认机制的方式为告警信息为五级时，告警模块发送告警短信给值班员，如果值班员在规定的时间 内经过预定次数重发后均未收到确认，则告警信息设置为四级，并向维护工程师告警信息， 并等待确认；如果在规定的时间内经过预定次数重发后均未收到维护工程师的确认，则告警信 息设置为三级，并向维护主任发送告警信息，并等待确认；如果在规定的时间内经过预定次数重发后均未收到维护主任的确认，则告警信息 设置为二级，并向维护经理发送告警信息，并等待确认；如果在规定的时间内经过预定次数重发后均未收到维护经理的确认，则告警信息 设置为一级，并向维护经理上级发送告警信息，直到收到告警确认信息。[0044]在本实施方式中，监控中心系统中的各功能模块可以集中在一台 DCC (Distributed Control Center，分布式控制中心)冗余服务器上实现，并配置一台服务 器专门作为管辖内所有煤矿历史数据的备份(HDB服务器)，以及一台PC作为该监控中心系 统的工作站。其中，SCADA/HMI服务器(人机界面模块)是监控中心系统功能实现的基础，它 负责监控中心系统与外界的实时数据交互、监控中心系统内各单元的实时数据库一致性管 理、系统级综合控制逻辑，以及人机界面的生成和发布等，包括分布式数据库管理子模块，用于管理各子站(包括信息接入设备及下一级监控中 心系统)的实时数据库配置，形成分布式实时数据库索引；全局数据库管理子模块，用于管理监控中心系统全局实时库数据，将从各子站获 取的实时数据更新到监控中心系统各服务器彼此同步的实时数据库中。SCADA/HMI服务器中还包括人机界面模块，人机界面模块包括界面组态功能、组态 管理功能、和界面服务功能。界面组态功能监控中心系统的人机界面包括两个部分，监控中心系统全局监控 人机界面和各子站的分布式人机界面，从监控中心系统全局监控人机界面中，可以方便的 调用子站的人机界面；另外，人机界面的组态操作，均可以通过网络方式进行，支持离线或 在线组态方式。组态管理功能监控中心系统的全局人机界面组态配置文件保存在DCC服务器 上；子站(包括下一级监控中心系统、或信息接入设备)的人机界面组态配置文件会自动保 存到上一级监控中心系统的SCADA/HMI服务器中，并自动同步，因此，与传统监控系统不同 的是，监控中心系统无需另外组态子站的人机界面。本系统都是基于通讯网络(可以是有线的互联网、或无线网络)方式建设的，所以 可以在系统网络上的任何地方对任何子系统站或监控中心系统进行组态管理。界面服务功能完成人机界面组态后，SCADA/HMI服务器可以立即提供界面服务， 并支持以下方式的人机界面访问a)在监控中心系统内部，面向操作人员，提供专用客户端(绿色程序)来连接和访 问，权限级别要求较高；b)在监控中心系统内部，面向浏览应用，采用IE或类似浏览器来连接和访问，不 可进行操作，但可以进行高级查询和浏览；c)在监控中心系统外部，如通过Internet连接到SCADA/HMI服务器上，采用IE或 类似浏览器，不可进行操作，只能进行最低权限要求的画面浏览和查询。根据组态，客户端能够访问到的HMI界面主要包括井下行道分布图、生产与安全数据监控图；系统设备/网络/通讯状态图；告警提示窗口 ；实时数据浏览窗口；历史数据查询浏览窗口 ；动态棒图/饼图/曲线图等等。在HMI组态的时候，工程师可以根据需要，确定需报警的信息点，以及分组/分类
6报警信息，SCADA/HMI服务器自动存储告警信息，并实时的显示在HMI系统的告警窗口中。另外，可以在监控中心系统设置一台SMS (Short Message Service，短消息业务) 终端，与告警处理模块连接，将告警信息通过短消息报警到相关人员的手机上，通过方便的 组态，可以设置无限告警级别，以分别对应告警接收者的权限和接受信息点范围。本实施方式中的HDB服务器上保存的是整个DCC系统的全部历史数据，它运行的 基础是各子站的分布式历史数据存储机制，以及DCC监控中心系统对全局实时数据的按需 采集、处理和存储机制。它的数据来源包括两个方面监控中心系统全局实时数据库HDB服务器按照历史数据的保存设置，将监控中 心系统的实时数据库中的数据点存储到HDB服务器中；子站分布实时数据库以周期或事件触发的方式，从各子站(包括信息接入设备 及下一级监控中心系统)的历史数据库同步复制数据到HDB服务器。从历史数据服务角度看，HDB服务器有两个基本功能1.为本系统应用提供数据，包括为DCC系统中的SCADA/HMI提供历史数据；以及 为DCC系统的各工作站的告警、操作记录查询等应用功能提供历史数据。2.为与其它系统交互提供数据，如MIS (Management Information System，管理信 息系统)、ERP (企业资源计划系统)、第三方报表系统，或者其它DCC系统等。可通过SQL数 据库标准接口，如0DBC(开发式数据库连接)等；或是通过数据库备份文件交互方式；或者 通过其它可定制的方式交互历史数据，如通过IEC 104协议的扩展来传输可选定的历史数 据。综上所述，本实施方式分布式煤矿生产与安全信息监控系统，在煤矿事故发生前， 能够辅助煤矿的拥有者、运行维护者、安监部门等煤矿安全信息监控系统使用者规范信息 格式和数据传输标准，促进行业信息的标准化；帮助判断矿井安全相关系统配置是否合格， 杜绝虚报/瞒报/误报；可随时、随地监控现场运行状态。在煤矿事故发生时，能够提供全面信息，辅助及时做出正确决策。在事故发生后，能够帮助调查事故原因，理清责任，总结经验。最大限度的将安监部门从信息系统的建设、运行、维护等繁琐工作中解放出来。作为进一步改进，本实施方式中的信息接入设备还可以从其连接矿井监控系统采 集该煤矿的音频数据和视频数据；该监控中心系统还可以包含视频服务模块，用于从监控中心系统连接的信息接入设备获取音频数据和视频数 据，将收到的音频数据和视频数据进行编码处理，为用户提供视频监控应用。视频服务采用 全IP方式组网，可将多通道、网络传输、录像与播放等功能简单集成网络，可以在实现只要 能上网的地方就可以浏览视频画面。基于网络视频服务器的多通道数字传播技术的采用， 使得系统具有传统的基于磁带录像机的模拟输出系统无可比拟的诸多优势，网络视频服务 器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议，系统扩展能力较强，能够与全数字、网络 化、系统化、多通道资源共享等体系相衔接。采用配套的解码器，则可以不需要计算机设备 而直接传输到电视墙上进行手动巡视或自动巡视，极大的节约了远程监控的成本。语音服务模块，用于提供所述信息接入设备与所述监控中心系统之间的、独立于当前公共电话网之外的专用电话服务。系统支持接入传统电话机，通过接口将模拟声音讯 号(Voice)数字化，以数据封包(Data Packet)的型式在系统的传输网络上做实时传递和 软交换，从而为用户提供成本较低、可加载安监业务所需求的特殊调度功能。作为进一步改进，还可以在监控中心系统配置GPS (Global Position System，全 球定位系统)同步时钟一台，通过串口或网口与DCC连接，DCC与GPS时钟设备之间通过串 行对时信号(多种规约)或NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)方式进行时钟同 步，DCC再通过NTP方式向管辖内所有信息接入设备进行校时，各个设备之间的时间误差保 持在毫秒级内，更精确整个系统的实时数据与历史数据。虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和 描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏 离本实用新型的精神和范围。
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权利要求一种分布式煤矿生产与安全信息监控系统，其特征在于，包含至少一个监控中心系统，和至少两个通过网络与所述监控中心系统连接的信息接入设备；所述信息接入设备与煤矿的至少一个矿井监控系统连接，从所述矿井监控系统实时采集该煤矿的生产与安全数据，进行实时数据处理和该矿井的历史数据存储；所述监控中心系统通过网络与管辖内所有煤矿的信息接入设备连接，该监控中心系统包含访问控制模块，历史数据存储模块，人机界面模块。
2.根据权利要求1所述的分布式煤矿生产与安全信息监控系统，其特征在于，该系统 包含至少两个所述监控中心系统，通过网络以上下级形式连接，最下一级监控中心系统与 管辖内煤矿的信息接入设备连接，获取管辖内煤矿的生产与安全数据，进行管辖内煤矿的 历史数据存储；所述上一级监控中心系统与至少一个下一级监控中心系统连接，获取管辖内下一级监 控中心系统中保存的生产与安全数据，进行管辖内下一级监控中心系统的历史数据存储。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式煤矿生产与安全信息监控系统，在每个煤矿设置一个信息接入设备，与煤矿的矿井监控系统连接，采集该煤矿的生产与安全数据，进行实时数据处理和该矿井的历史数据存储；该分布式监控系统设置至少一个监控中心系统，通过网络与管辖内所有煤矿的信息接入设备连接，监控中心系统主要包含访问控制模块、历史数据存储模块、人机界面模块、及视频服务模块、语音服务模块，该信息接入设备和监控中心系统还分别包含告警模块和告警处理模块。通过在各矿井各自独立的监控子系统之间建立信息共享的系统，远程实时监控各矿井安全信息，实现提早预警、发生事故及时告警、并保存历史数据作善后处理依据，使得煤矿系统的安全得到保障。
文档编号H04N7/18GK201600585SQ20092007452
公开日2010年10月6日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者孙方镭, 孙胜前, 梁俊 申请人:上海可鲁系统软件有限公司