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摘要： 针对不同煤矿安全监控系统差异的问题，设计一种新型的基于网络技术的煤矿安全监控系统，介绍煤矿安全监控系统的设计与实现，着重介绍该软件总体的设计框架、主要的模块功能以及主要的数据结构。
关键词： network technology；煤矿安全监控；SQL Server
中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1110057－01
0 引言
煤炭行业是我国经济最重要的传统行业之一，而煤矿的安全问题，却一直是影响我国煤炭行业健康发展的重大问题。同时，在煤矿井下开采作业也是一项危险系数极高的工作，水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害时刻都在威胁井下工作人员的生命安全，井下的重大灾害随时都有发生的可能。
煤矿安全管理坚持安全第一、预防为主的方针，为保障煤矿职工的安全和健康，保证生产建设的正常进行，促进煤炭工业的发展，我国于一九八0年制定颁布了《煤矿安全规程》。该规程规定：我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，2010年国家安监总局发布了《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》，对煤矿安全监控系统提出了明确的要求。因此建立这样一个面向用户实时化，通信速率高，可维护性强，并且第一时间将整合好的包括报警、预警在内的数据提供给终端用户的监测系统，更有利于高效的加强煤矿安全监管，防止重大瓦斯事故的发生。
1 软件系统规划
1.1 总体需求分析
基于WEB的煤矿安全综合监测系统，能够屏蔽各种不同煤矿安全监控系统的差异，为用户提供一个统一的数据平台，大量减少布线数量、提高监控通信可靠性、速率、可维护性以及专业化程度等；同时用户能够远程WEB浏览并配置监控数据，监控过程对用户完全屏蔽，降低对监控人员的技术要求。提高企业对煤矿的管理效率。
1.2 系统功能分析
此功能的需求提出者也是淮北矿业集团。根据他们提出的需求，结合本项目组实地考察调研并详细分析可能出现的需要及情况，提出了以下几项管理子系统的功能需求：
1）对整个分布式安全监控集成系统各子系统的运行状态进行监控，并把这些状态记录到数据库中，如有异常，及时通知系统管理员。其中分布式安全监控集成系统各子模块包括前面提到的井下数据采集系统、WEB浏览、实时数据库、通信系统、报警以及本管理系统六个子系统。其中，对某个子系统的监控不仅仅限于宏观监视其状态，还包括监视其下属各关键程序的运行状态，比如数据库（SQL Server）、数据采集（KJ、NEWKJ等），以及其他需要监控的关键进程。在管理服务器端，能够对这些监控进行操作，设定报警条件和方式，查看各客户端当前及过去的历史状态，报警信息能够通过网络浏览直观描述。
2）行为监控。由于客户端机器在该矿的有效监控过程中起到了十分重要的作用（承担了分布式安全监控集成系统几乎所有子系统的运行），因此一般不允许在客户机上进行与监控无关的操作。因此，行为监控是十分必要的，它主要是用来监管计算机操作人员对计算机的使用状况，并且制定一些规则来限制计算机操作人员的一些行为。例如监控关键进程并主动结束等等。
3）审计和日志。审计是指其他模块产生的报警记录。它在不同子系统中的定义也不一样。例如，在通信模块中，审计记录就是通信子系统运行正常与否，以及网络的通断状态；而在行为管理中，审计记录就是指计算机操作人员的违规操作等。日志是指管理人员的操作记录，记录了管理员进行的关键操作，例如结束某关键进程等等。审计和日志要求在局中心能够方便的获取和查询。
4）用户管理。在本管理系统中，用户权限只分为两种，一种是管理员，一种是普通用户。
2 监测系统的设计
2.1 系统设计方案
管理子系统从结构上可以分为局中心服务端（系统管理控制中心）和各矿客户端（系统管理控制系统）两部分，从结构上来说属于两级管理结构局中心服务端分为数据库、后台服务器和前台管理控制台三部分。前台管理控制台负责与外界的互动，包括显示报警信息、通知管理员、接受管理员的命令、把命令传递给后台服务器等等。
后台服务器负责处理所有具体的事务，包括存储数据库、查询数据库、与各矿端客户端进行通信、密码保护等等。
2.2 数据库设计
本工程采用的是SQL Server2005数据库。最初的设计是一个库，十九个表（十八个矿加上局中心），每个表中包含了该监控客户端所出现的所有问题，包括行为监控、操作记录等等。
2.3 系统结构设计
分布式安全监控集成系统由矿端数据源，矿端监控集成系统、局端监控集成系统、三级组成，监管应用系统作为第四级，如图1所示：
系统网络布局结构如下图：
图1系统结构
1）矿端信源，它是整个数字化远程安全监测集成系统的基础。它主要由煤矿安全生产监控系统及其它监控系统组成，目前使用的安全监控系统有KJ4、KJ66、KJ90三中，其网络拓扑同为总线型结构；通信方式基本为基带、FSK；半双工通信方式；介质访问控制方式为“轮叫轮询”方式，通信接口基本采用串行口；传输速率一般为600BPS～4800BPS之间。
2）矿端监控集成系统：矿端监控集成系统担任待集成数据的“翻译员”，“分析员”和“数据发布引擎”的角色，主要包括矿端系统接入网关，分布式处理组件、工控组态平台、通信组件和分布式数据库系统。完成对矿端实时数据的采集，负责将各类数据归类存储到各矿的历史数据库中，并且将实时数据通过通信组件实时同步传输，为安全监管系统提供上级接口。
3）局端监控集成系统：局端监控集成系统是系统的核心，工作量大，任务繁重，包括数据集成与数据发布等功能。
4）应用系统：包括报警报表系统与安全监管系统以及管理系统三部分。报表报警系统通过局端监控集成系统提供的接口实现实时数据报警声光报警与数据传输状态报警，并且能够查询历史报警记录与数据传输状态记录并生成报表打印，此外还为手机短信平台提供接口，及时将实时数据报警通过短信方式发出。安全监管系统，主要由数据仓库和各种应用服务器，这是集成系统的进一步智能化发展。管理系统则负责保证整个分布式安全监控集成系统的正常运行。
3 基于ASP.NET系统的实现
本系统采用ASP.NET与SQL Server2005数据库相连接并已成功地在淮北矿业集团公司投入使用，技术体系推广到国投新集能源有限公司、平顶山、靖远煤业公司等国有大型煤炭企业使用，不仅建立起Intranet环境下基于WEB的全矿井综合监测系统，而且实现了集团级综合监控系统的集成，即把集团公司下属各矿的安全生产数据信息实现WEB化。将不同厂家的井下瓦斯监测、监控系统进行集成整合，使得集团公司有关部门及领导通过信息网络平台上连网的任何一台终端可及时、方便地查看各个监测点的实时数据、实时曲线及历史曲线，具体效果。
4 结束语
该系统的投入使用，对监视煤炭企业内部的生产运行状况、提高安全生产水平以及预测预报发挥了重要作用，取得了明显的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]卞长弘、宁培松等，矿井监测监控系统综述[J].煤炭企业管理，2005.7：62-63．
[2]曾小蕙，煤矿安全监察体制机制研究[D].湖南大学，2007．
[3]朱小明，淮北矿业集团煤矿安全监管系统研究与设计[J].煤炭企业管理，2005.9：59-60.
作者简介：
杨嵩（1981-），男，安全工程硕士（在读），工程师，研究方向：煤矿监控信息安全。
关键词： network technology；煤矿安全监控；SQL Server
中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1110057－01
0 引言
煤炭行业是我国经济最重要的传统行业之一，而煤矿的安全问题，却一直是影响我国煤炭行业健康发展的重大问题。同时，在煤矿井下开采作业也是一项危险系数极高的工作，水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害时刻都在威胁井下工作人员的生命安全，井下的重大灾害随时都有发生的可能。
煤矿安全管理坚持安全第一、预防为主的方针，为保障煤矿职工的安全和健康，保证生产建设的正常进行，促进煤炭工业的发展，我国于一九八0年制定颁布了《煤矿安全规程》。该规程规定：我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统，2010年国家安监总局发布了《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》，对煤矿安全监控系统提出了明确的要求。因此建立这样一个面向用户实时化，通信速率高，可维护性强，并且第一时间将整合好的包括报警、预警在内的数据提供给终端用户的监测系统，更有利于高效的加强煤矿安全监管，防止重大瓦斯事故的发生。
1 软件系统规划
1.1 总体需求分析
基于WEB的煤矿安全综合监测系统，能够屏蔽各种不同煤矿安全监控系统的差异，为用户提供一个统一的数据平台，大量减少布线数量、提高监控通信可靠性、速率、可维护性以及专业化程度等；同时用户能够远程WEB浏览并配置监控数据，监控过程对用户完全屏蔽，降低对监控人员的技术要求。提高企业对煤矿的管理效率。
1.2 系统功能分析
此功能的需求提出者也是淮北矿业集团。根据他们提出的需求，结合本项目组实地考察调研并详细分析可能出现的需要及情况，提出了以下几项管理子系统的功能需求：
1）对整个分布式安全监控集成系统各子系统的运行状态进行监控，并把这些状态记录到数据库中，如有异常，及时通知系统管理员。其中分布式安全监控集成系统各子模块包括前面提到的井下数据采集系统、WEB浏览、实时数据库、通信系统、报警以及本管理系统六个子系统。其中，对某个子系统的监控不仅仅限于宏观监视其状态，还包括监视其下属各关键程序的运行状态，比如数据库（SQL Server）、数据采集（KJ、NEWKJ等），以及其他需要监控的关键进程。在管理服务器端，能够对这些监控进行操作，设定报警条件和方式，查看各客户端当前及过去的历史状态，报警信息能够通过网络浏览直观描述。
2）行为监控。由于客户端机器在该矿的有效监控过程中起到了十分重要的作用（承担了分布式安全监控集成系统几乎所有子系统的运行），因此一般不允许在客户机上进行与监控无关的操作。因此，行为监控是十分必要的，它主要是用来监管计算机操作人员对计算机的使用状况，并且制定一些规则来限制计算机操作人员的一些行为。例如监控关键进程并主动结束等等。
3）审计和日志。审计是指其他模块产生的报警记录。它在不同子系统中的定义也不一样。例如，在通信模块中，审计记录就是通信子系统运行正常与否，以及网络的通断状态；而在行为管理中，审计记录就是指计算机操作人员的违规操作等。日志是指管理人员的操作记录，记录了管理员进行的关键操作，例如结束某关键进程等等。审计和日志要求在局中心能够方便的获取和查询。
4）用户管理。在本管理系统中，用户权限只分为两种，一种是管理员，一种是普通用户。
2 监测系统的设计
2.1 系统设计方案
管理子系统从结构上可以分为局中心服务端（系统管理控制中心）和各矿客户端（系统管理控制系统）两部分，从结构上来说属于两级管理结构局中心服务端分为数据库、后台服务器和前台管理控制台三部分。前台管理控制台负责与外界的互动，包括显示报警信息、通知管理员、接受管理员的命令、把命令传递给后台服务器等等。
后台服务器负责处理所有具体的事务，包括存储数据库、查询数据库、与各矿端客户端进行通信、密码保护等等。
2.2 数据库设计
本工程采用的是SQL Server2005数据库。最初的设计是一个库，十九个表（十八个矿加上局中心），每个表中包含了该监控客户端所出现的所有问题，包括行为监控、操作记录等等。
2.3 系统结构设计
分布式安全监控集成系统由矿端数据源，矿端监控集成系统、局端监控集成系统、三级组成，监管应用系统作为第四级，如图1所示：
系统网络布局结构如下图：
图1系统结构
1）矿端信源，它是整个数字化远程安全监测集成系统的基础。它主要由煤矿安全生产监控系统及其它监控系统组成，目前使用的安全监控系统有KJ4、KJ66、KJ90三中，其网络拓扑同为总线型结构；通信方式基本为基带、FSK；半双工通信方式；介质访问控制方式为“轮叫轮询”方式，通信接口基本采用串行口；传输速率一般为600BPS～4800BPS之间。
2）矿端监控集成系统：矿端监控集成系统担任待集成数据的“翻译员”，“分析员”和“数据发布引擎”的角色，主要包括矿端系统接入网关，分布式处理组件、工控组态平台、通信组件和分布式数据库系统。完成对矿端实时数据的采集，负责将各类数据归类存储到各矿的历史数据库中，并且将实时数据通过通信组件实时同步传输，为安全监管系统提供上级接口。
3）局端监控集成系统：局端监控集成系统是系统的核心，工作量大，任务繁重，包括数据集成与数据发布等功能。
4）应用系统：包括报警报表系统与安全监管系统以及管理系统三部分。报表报警系统通过局端监控集成系统提供的接口实现实时数据报警声光报警与数据传输状态报警，并且能够查询历史报警记录与数据传输状态记录并生成报表打印，此外还为手机短信平台提供接口，及时将实时数据报警通过短信方式发出。安全监管系统，主要由数据仓库和各种应用服务器，这是集成系统的进一步智能化发展。管理系统则负责保证整个分布式安全监控集成系统的正常运行。
3 基于ASP.NET系统的实现
本系统采用ASP.NET与SQL Server2005数据库相连接并已成功地在淮北矿业集团公司投入使用，技术体系推广到国投新集能源有限公司、平顶山、靖远煤业公司等国有大型煤炭企业使用，不仅建立起Intranet环境下基于WEB的全矿井综合监测系统，而且实现了集团级综合监控系统的集成，即把集团公司下属各矿的安全生产数据信息实现WEB化。将不同厂家的井下瓦斯监测、监控系统进行集成整合，使得集团公司有关部门及领导通过信息网络平台上连网的任何一台终端可及时、方便地查看各个监测点的实时数据、实时曲线及历史曲线，具体效果。
4 结束语
该系统的投入使用，对监视煤炭企业内部的生产运行状况、提高安全生产水平以及预测预报发挥了重要作用，取得了明显的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]卞长弘、宁培松等，矿井监测监控系统综述[J].煤炭企业管理，2005.7：62-63．
[2]曾小蕙，煤矿安全监察体制机制研究[D].湖南大学，2007．
[3]朱小明，淮北矿业集团煤矿安全监管系统研究与设计[J].煤炭企业管理，2005.9：59-60.
作者简介：
杨嵩（1981-），男，安全工程硕士（在读），工程师，研究方向：煤矿监控信息安全。