采用MCGS軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)

在我國煤礦生產(chǎn)中，每年都會(huì)發(fā)生不少安全事故，其中由瓦斯而產(chǎn)生的安全事故相當(dāng)嚴(yán)重，因此，準(zhǔn)確檢測瓦斯的含量，并及時(shí)報(bào)警，通過煤礦瓦斯防治為重點(diǎn)的煤礦安全技術(shù)改造，可消除安全生產(chǎn)的最大隱患。本文研制的瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)使用MCGS編制界面，利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^預(yù)定數(shù)值時(shí)發(fā)出警報(bào)，是我國工控自動(dòng)化重要的一步。軟件的報(bào)警系統(tǒng)包括各區(qū)段檢測點(diǎn)瓦斯?jié)舛葼顩r監(jiān)測顯示、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警情況記錄以及相關(guān)數(shù)據(jù)分析等多種功能，通過軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對井下的各種狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測控制，提高了井下人員的安全性和報(bào)警的可靠性，為減少災(zāi)害事故的發(fā)生提供了可靠的技術(shù)保障。

1 MCGS軟件設(shè)計(jì)界面的組成及基本功能

（1）顯示主界面，界面反應(yīng)和體現(xiàn)裝有瓦斯監(jiān)測的關(guān)鍵點(diǎn)，并顯示當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)，主界面上還有多個(gè)空間分別對應(yīng)切換到歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警情況記錄界面。

（2）歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄，用于顯示生產(chǎn)過程中所有監(jiān)測點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警情況記錄界面。

瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)主要由井下各監(jiān)測點(diǎn)的瓦斯?jié)舛葴y定設(shè)備和監(jiān)控平臺(tái)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等硬件以及瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)處理等相關(guān)軟件組成。瓦斯?jié)舛葴y定設(shè)備主要包括人機(jī)接口、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)通信等模塊。

上位機(jī)（工控機(jī)）軟件MCGS瓦斯?jié)舛忍幚砟K包括瓦斯數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫保存、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)及歷史曲線顯示、報(bào)警閥值及預(yù)警曲線顯示和數(shù)據(jù)報(bào)表生成、管理和顯示。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)框圖

瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的主要功能：首先利用RS485串口通信通過各節(jié)點(diǎn)的瓦斯報(bào)瓦斯?jié)舛葴y定儀設(shè)備實(shí)現(xiàn)每分鐘中采集1次數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場的瓦斯數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后保存在工控機(jī)數(shù)據(jù)庫中；現(xiàn)場的瓦斯數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)曲線的形式顯示當(dāng)前設(shè)定時(shí)間內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，并同時(shí)顯示一條紅色的閥值曲線，以便直觀地監(jiān)測和對比當(dāng)前礦井中的瓦斯?jié)舛龋⒖梢愿鶕?jù)用戶需要設(shè)定其它顏色以歷史曲線的形式顯示過去一段時(shí)間內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，可以更好地分析研究以往礦井中的瓦斯含量；提供多節(jié)點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)表生成、顯示以及預(yù)警、報(bào)警曲線顯示，實(shí)現(xiàn)一定的預(yù)警、報(bào)警功能（包括現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)報(bào)警、上位機(jī)報(bào)警）。

2 數(shù)據(jù)通訊

通訊基于RS-485通訊，波特率115200，超過1.2 km的距離采用通訊中繼器以延長通訊距離。

數(shù)據(jù)傳輸方式采用服務(wù)器端主動(dòng)查詢和井下設(shè)備主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)2種方式，正常情況，井下監(jiān)測設(shè)備采用被動(dòng)式傳送數(shù)據(jù)，只有上位機(jī)請求數(shù)據(jù)時(shí)，其才將數(shù)據(jù)上傳，每臺(tái)監(jiān)測設(shè)備都有對應(yīng)的地址，由上位機(jī)定時(shí)訪問；而節(jié)點(diǎn)監(jiān)測到瓦斯過報(bào)警值時(shí)，將以每秒1次主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)。

串口通過RS232-RS485轉(zhuǎn)接頭連接從設(shè)備，每個(gè)串口最多接入255個(gè)，如果節(jié)點(diǎn)超過255個(gè)還可以采用串口擴(kuò)展卡。

3 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)功能

（1）全部監(jiān)測節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

（2）對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理、分析。

（3）超限報(bào)警與斷電控制。

（4）數(shù)據(jù)記錄、存盤。

（5）監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)屏幕顯示。

（6）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的圖形動(dòng)態(tài)顯示。

（7）報(bào)表生成、曲線。

（8）執(zhí)行操作的命令。

4 通風(fēng)設(shè)備的控制

通過井下安全監(jiān)測設(shè)備傳回來的數(shù)據(jù)，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析后對井下通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，如非正常情況下瓦斯?jié)舛冗^高，將加大風(fēng)機(jī)投人的臺(tái)數(shù)，增加通風(fēng)量，或者采用變頻控制的風(fēng)機(jī)將會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行控制，使得送風(fēng)量增加。

該系統(tǒng)具有普通風(fēng)機(jī)投切工作功能和變頻控制2種方式，用戶可根據(jù)需要來進(jìn)行選擇。

5 井下監(jiān)測設(shè)備

煤礦礦井瓦斯安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測體系連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測，將瓦斯監(jiān)測節(jié)點(diǎn)等傳感器監(jiān)測的瓦斯實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较嚓P(guān)各級(jí)管理層的計(jì)算機(jī)，及時(shí)為生產(chǎn)決策提供信息，為治理瓦斯安全提供了可靠技術(shù)保障。

瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測系統(tǒng)主要由瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測設(shè)備和上位機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理等相關(guān)軟硬件組成。瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測設(shè)備主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)值濾波、現(xiàn)場人機(jī)接口（6按鍵，3.5英寸TFTr彩色液晶顯示器）和RS485通信等模塊，C805 1F340單片機(jī)作為微處理核心，能實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛?、開關(guān)量的采集和開關(guān)信號(hào)的輸出，每個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)連接8個(gè)傳感器。

對于瓦斯?jié)舛葓?bào)警值的情況，當(dāng)通訊故障時(shí)，可以在井下作判斷，否則，需要通過上位機(jī)決策并將命令傳輸?shù)较鄳?yīng)節(jié)點(diǎn)。而主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)功能由瓦斯檢測系統(tǒng)根據(jù)瓦斯?jié)舛群屯咚節(jié)舛茸兓剩ㄆ浔碚魍咚褂砍鏊俾剩﹣頉Q定是否開啟。

井下所有瓦斯傳感器以8個(gè)為一組作為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，分組處理，通過獲得傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、組內(nèi)傳感器各節(jié)點(diǎn)和傳感器分組的組間傳感器的數(shù)據(jù)，以求得到真實(shí)狀態(tài)來決定組運(yùn)行策略。

6 井下監(jiān)測設(shè)備電源

為確保系統(tǒng)的安全性能和報(bào)警性能，除了提供直流電源，還選擇蓄電池作為備用電源以確保系統(tǒng)的可靠性。

7 結(jié)語

基于MCGS開發(fā)的瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)具有功能完善、操作簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于煤礦瓦斯監(jiān)測，減少和避免瓦斯爆炸事故。瓦斯安全監(jiān)測監(jiān)控在煤礦安全生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，隨著科技、信息及煤礦的不斷進(jìn)步與發(fā)展，安全監(jiān)測將在煤礦安全生產(chǎn)中把人工與自動(dòng)監(jiān)測監(jiān)控有機(jī)地結(jié)合起來，使礦井通風(fēng)、瓦斯安全管理工作更上一個(gè)臺(tái)階，發(fā)揮出更大作用。