采用MCGS軟件設(shè)計設(shè)計瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測報警系統(tǒng)

在我國煤礦生產(chǎn)中，每年都會發(fā)生不少安全事故，其中由瓦斯而產(chǎn)生的安全事故相當嚴重，因此，準確檢測瓦斯的含量，并及時報警，通過煤礦瓦斯防治為重點的煤礦安全技術(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)測報警系統(tǒng)使用MCGS編制界面，利用工業(yè)控制計算機的強大功能對數(shù)據(jù)進行處理，當瓦斯?jié)舛瘸^預(yù)定數(shù)值時發(fā)出警報，是我國工控自動化重要的一步。軟件的報警系統(tǒng)包括各區(qū)段檢測點瓦斯?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)進行分析，對井下的各種狀況進行實時的檢測控制，提高了井下人員的安全性和報警的可靠性，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，并顯示當前監(jiān)測數(shù)據(jù)，主界面上還有多個空間分別對應(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)測點的歷史數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)查詢、報警情況記錄界面。

瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測報警系統(tǒng)主要由井下各監(jiān)測點的瓦斯?jié)舛葴y定設(shè)備和監(jiān)控平臺的工業(yè)控制計算機等硬件以及瓦斯?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（工控機）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、實時數(shù)據(jù)及實時曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)及歷史曲線顯示、報警閥值及預(yù)警曲線顯示和數(shù)據(jù)報表生成、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)測報警系統(tǒng)的主要功能：首先利用RS485串口通信通過各節(jié)點的瓦斯報瓦斯?jié)舛葴y定儀設(shè)備實現(xiàn)每分鐘中采集1次數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場的瓦斯數(shù)據(jù)進行采集后保存在工控機數(shù)據(jù)庫中；現(xiàn)場的瓦斯數(shù)據(jù)以實時曲線的形式顯示當前設(shè)定時間內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋⑼瑫r顯示一條紅色的閥值曲線，以便直觀地監(jiān)測和對比當前礦井中的瓦斯?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)點監(jiān)測數(shù)據(jù)報表生成、顯示以及預(yù)警、報警曲線顯示，實現(xiàn)一定的預(yù)警、報警功能（包括現(xiàn)場節(jié)點報警、上位機報警）。

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)器端主動查詢和井下設(shè)備主動上傳數(shù)據(jù)2種方式，正常情況，井下監(jiān)測設(shè)備采用被動式傳送數(shù)據(jù)，只有上位機請求數(shù)據(jù)時，其才將數(shù)據(jù)上傳，每臺監(jiān)測設(shè)備都有對應(yīng)的地址，由上位機定時訪問；而節(jié)點監(jiān)測到瓦斯過報警值時，將以每秒1次主動上傳數(shù)據(jù)。

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

3 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)功能

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

（2）對采集的數(shù)據(jù)進行運算處理、分析。

（3）超限報警與斷電控制。

（4）數(shù)據(jù)記錄、存盤。

（5）監(jiān)控節(jié)點與上位機屏幕顯示。

（6）實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的圖形動態(tài)顯示。

（7）報表生成、曲線。

（8）執(zhí)行操作的命令。

4 通風設(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)，上位機進行數(shù)據(jù)處理分析后對井下通風設(shè)備進行相應(yīng)的控制，如非正常情況下瓦斯?jié)舛冗^高，將加大風機投人的臺數(shù)，增加通風量，或者采用變頻控制的風機將會自動地進行控制，使得送風量增加。

該系統(tǒng)具有普通風機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，實現(xiàn)了監(jiān)測體系連續(xù)自動監(jiān)測，將瓦斯監(jiān)測節(jié)點等傳感器監(jiān)測的瓦斯實時數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较嚓P(guān)各級管理層的計算機，及時為生產(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單片機作為微處理核心，能實現(xiàn)瓦斯?jié)舛?、開關(guān)量的采集和開關(guān)信號的輸出，每個監(jiān)測節(jié)點連接8個傳感器。

對于瓦斯?jié)舛葓缶档那闆r，當通訊故障時，可以在井下作判斷，否則，需要通過上位機決策并將命令傳輸?shù)较鄳?yīng)節(jié)點。而主動上傳數(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個為一組作為監(jiān)控節(jié)點，分組處理，通過獲得傳感器節(jié)點內(nèi)部、組內(nèi)傳感器各節(jié)點和傳感器分組的組間傳感器的數(shù)據(jù)，以求得到真實狀態(tài)來決定組運行策略。

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)測報警系統(tǒng)具有功能完善、操作簡單、成本低廉、運行可靠等特點，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)中把人工與自動監(jiān)測監(jiān)控有機地結(jié)合起來，使礦井通風、瓦斯安全管理工作更上一個臺階，發(fā)揮出更大作用。