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1、西安科技大学 硕士学位论文 煤矿安全监控系统数据集成技术的研究与应用 姓名：欧平洋 申请学位级别：硕士 专业：检测技术与自动化装置 指导教师：郭秀才 20100101 论文题目：煤矿安全监控系统数据集成技术的研究与应用 专 业：检测技术与自动化装置 硕 士 生：欧平洋 (签名) 指导老师：郭秀才 (签名) 摘 要 煤炭是我国的重要能源，煤炭的安全生产一直受到人们的普遍关注。随着科学技术 的高速发展，煤炭企业对信息化的需求日益增长。然而，在网络化煤矿综合监控信息系 统中，由于监控子系统协议不一致以及系统具有不同的网络化结构等，使得信息在共享 方面存在数据异构问题，为实现联网带来了障碍，形成了“信
2、息孤岛”问题。对这一问 题的解决，已是当务之急。 本论文从分析现阶段煤矿安全监控系统中广泛采用的网络结构入手，对异构数据产 生的原因进行了分析；探讨了监测数据集成所采用的各种方式，包括数据库访问技术、 文件交换方式、DDE 技术、OPC 技术等；重点介绍了 OPC 数据集成方法，对 OPC 技 术的基本原理、 国际规范、 框架和组件进行了研究； 在 windows 操作系统下， 以 Microsoft Visual Studio 6.0 为开发工具，设计了基于 OPC 方法的安全监测数据引擎，开发了基于 OPC 方法的服务器和客户端组件，实现了 OPC 服务器和客户端之间的异步数据通信。 本论
3、文开发了基于 OPC 方法的安全监测数据引擎，证实了 OPC 方法在安全监测数 据集成过程中的优越性和可行性，肯定了监测数据集成在实现煤矿企业信息化过程中的 作用和意义。 关 键 词：信息化；监控系统；数据集成；COM；OPC 研究类型：应用研究 Subject : The Research and Application of Data Integration Technology Based on Coal mine Safety-Monitoring System Specialty : Detection Technology and Automatic Equipment Name
4、: Ou Pingyang (Signature) Instructor : Guo xiucai (Signature) ABSTRACT Coal is an important energy in china, the safety of coal production has been peoples attention. With the rapid development of science and technology, coal enterprises growing demand for information technology. However, in the net
5、work Coal Mine Monitoring Information System, as the agreement of monitoring sub-system and the differences of the system network structure, there is the problem of heterogeneous data in sharing information, which is known as information isolated island , bringing the obstacles for the realization o
6、f network. The solution to this problem has been a priority. According to current mine safety monitoring system is widely used network structure, This dissertation has analysed the causes of heterogeneous data; Integration of the monitoring data used in various ways has discussed, including text swi
7、tching technology, database access technology, DDE technology, OPC technology; It ighlighted the OPC data integration methods, and studied the basic principles, international specification, component and framework of OPC technology; By Microsoft Visual Studio 6.0 development tool, it has designed th
8、e safety monitoring engine based on OPC method on windows operating system, developed server and client components based on OPC technology, realized the asynchronous data communication between the server and client. In conclusion, this research has developed monitoring data engine of OPC-based metho
9、d, and confirmed the superiority and feasibility of Safety monitoring in the process of data integration，and has Affirmed the constructive and significant of data integration in the information process of coal mining enterprises. KeyWords:Informationization Monitoring system Data Integration COM OPC
10、 Thesis :Application Research 1 绪论 1 1 绪论 1.1 信息化建设的发展 1.1.1 信息化建设的日益重要性 美国信息资源管理学家霍顿和马钱德等在 20 世纪 80 年代初指出： “信息资源与人、 财、物资源同样重要，应该像管理其它资源一样管理信息资源；要使部门内部、各个部 门之间、部门与外部单位的信息流畅，充分发挥信息资源的作用。 ” 1.1.2 煤炭生产对信息化建设的需求 煤炭企业信息化的定义为：煤炭产品开发、生产、运输、库存、销售、成本、财务、 事务处理、客户交互、人力资源等业务过程数字化，通过网络化信息系统加工生成企业 所需的信息资源，使管理者能够及
11、时把握业务中的全面信息，而做出有利于生产要素组 合优化的决策，从而使企业资源更加合理配置，取得更大的经济效益1。 一国外煤矿安全生产现状 煤矿安全是煤炭工业持续、稳定、健康发展的重要保证，在生产力发展的今天，安 全生产越来越突显其重要地位和作用。下面为国外煤矿安全的发展现状。 (1) 德国是煤炭和褐煤储量最大的国家之一，煤炭的地质蕴藏量约 2300 亿吨。德国 不仅煤炭储量丰富，而且矿山安全在全球也名列前茅，德国煤矿百万吨死亡率是 0.04。 德国矿业协会认为，采用先进的安全控制技术，也是德国煤矿安全的重要保证。德 国的矿山设备制造技术是世界一流的， 矿井装备的自动化程度较高。 在建设矿井的时
12、候， 就已经考虑到生产中的安全问题，并将所有可能发生事故的地方都安装可靠的预防设 备，让设备有效地自动解决问题。近年来技术上又有了新突破，如无线局域网系统、全 自动分拣煤车、数字眼镜查机器、清凉背心等都已在煤矿安全生产中得到成功运用2。 (2) 美国既是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，也是最主要的煤炭生产国和出口 国。美国也曾经历过安全状况恶化、伤亡事故严重的年代。20 世纪前 30 年，美国煤矿 平均每年事故死亡 2000 多人； 20 世纪 90 年代， 伤亡人数迅速减少： 1990 年 66 人死亡， 2000 年 40 人死亡。2004 年美国生产煤炭近 l0 亿吨，而事故中死亡人数只
13、有 27 人。连 续几年来， 美国煤矿安全事故死亡人数都低于 30 人， 每百万吨煤死亡人数在 0.03 以下。 美国矿业协会主席杰克杰拉德在发表公报称，这创造了“历史最好记录”。 美国煤矿近年来能实现“高产量、低伤亡”归功于三大因素：煤矿安全新技术的应 用；矿主和政府部门增强了安全责任感；加强了对煤矿工人的培训3。 西安科技大学硕士学位论文 2 (3)英国煤炭开采不但历史悠久，而且英国政府也很重视煤矿安全生产问题。英国政府 推广运用新技术、新装备的及各种层次的安全培训，使煤矿安全状况不断好转，从 1999 年开始，就很少再发生死亡事故4。 二我国煤矿安全生产现状 由于我国煤炭生产安全问题一直
14、是制约于煤炭工业健康发展的主要因素之一。虽然 在通风防尘、瓦斯治理、火灾防治等方面取得了系列成果，但同时还存在许多关键技术 难题, 需要进一步研究解决。 我国大部分的煤矿开采是地下作业, 煤矿安全生产形势仍十分严峻, 具体表现为: (1) 煤矿事故的死亡人数占工矿企业特大事故(一次死亡 10 人以上)的死亡人数的 72.8%89.6%(20022005 年)。 (2) 煤矿企业特大事故中,瓦斯事故占死亡人数的 71%。 (3) 煤矿特大及特别重大瓦斯煤尘灾害事故的频发不但造成国家财产和公民生命的 巨大损失, 而且严重地影响了我国的国际声誉。 (4) 煤矿瓦斯事故的发生反映了我国煤炭生产过程中存
15、在问题：自然因素、科技投 入和研究的不足, 以及国家的体制、管理、经济政策等等5。 三我国煤矿安全生产中的问题 (1) 我国煤层自然赋存条件复杂多变, 影响煤矿安全生产的因素多, 是造成事故的客 观因素。 我国的煤矿都是瓦斯矿, 其中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井为 4 8 % , 突出灾害每 年发生达百次。而美国等国家的煤矿多为露天矿，煤层赋存条件相对简单, 突出灾害的 煤矿比例小, 只需要采取停产关闭措施。 而我国对高瓦斯矿井和突出矿井, 不可能采取停产关闭的措施。而只能是自主开发 相应的安全技术, 以确保矿井的安全生产。 (2) 国家对煤矿企业的技术定位不够准确是主观因素。 长期以来,
16、产业技术人才匮乏, 技术投入不足, 装备水平差, 劳动效率低。一旦出现 瓦斯煤尘爆炸、矿井火灾等事故时, 容易导致损失惨重, 甚至全矿毁灭的现象。 而美国、澳大利亚等国家的煤矿实现了高度机械化, 井下工作人员少, 巷道布局简洁, 风流通畅, 易于撤离, 造成伤亡人员较少。 (3) 大部分煤矿技术水平低, 从业人员素质低, 缺少工程技术人员。 (4) 基础工作薄弱, 安全技术装备不足。 建井初期, 矿井的生产系统还能够保证生产, 但随着开采深度加大, 范围延伸, 地应 力和瓦斯压力增大, 瓦斯涌出量增多, 原有的矿井生产系统就难以适应要求, 而又没有自 筹资金来改建生产系统，所以一旦发生事故，往往就是大事故。近年来随着国家对煤矿 安全
