矿用安全巡检管理系统研究
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【摘 要】介绍了一种能对井下监测地点的各种参数数值进行管理的软件系统，应用该系统，可以改进传统的巡检工作及管理模式。
前言
目前，我国煤矿安全巡检工作都是由煤矿巡检人员手工记录井下监测地点的各种参数数值，再到地面进行人工录入汇总，大量繁杂的数据需要工作人员处理和筛选。这样，对生产安全管理部门的工作增加了难度，而且存在不规范、检索困难、时效性差等缺点。本文在此介绍一种适合我国煤矿企业使用的安全巡检管理系统，改进了传统的巡检工作及管理模式。
1 煤矿安全巡检业务
煤矿安全巡检管理系统的设计采用煤矿井下安全生产的闭环管理理念及管理流程。系统包括设备硬件平台和软件平台2 部分，软件平台包括终端手持设备数据采集系统和巡检数据管理、分析、统计系统2 部分，实现了由终端数据采集到网络数据统计的全部业务过程。设备硬件主要包括主站计算机、手持PDA以及与之配套的射频卡。
井上人员首先利用配置终端软件进行参数﹙环境参数、三违参数等﹚ 配置，连接WCF服务器将配置信息存入数据库服务器。井下巡检人员使用PDA贮存的手机终端程序连接WCF服务器访问数据库服务器，查询配置信息，生成XML 数据格式的配置文件﹙巡检点环境参数信息等﹚，并将文件下载到PDA，巡检人员根据配置信息进行地址巡检。井下巡检人员使用PDA贮存的手机终端程序采集各项待检查的数据，在网络正常的情况下，通过井下无线网络连接WCF服务器将数据上传至数据库服务器；若网络异常，暂时将巡检数据存入存储卡，待上井后，再将数据导入数据库服务器。
2 系统软件结构设计
安全巡检管理系统软件由井下数据采集器软件和井上服务器端软件组成。井下数据采集器软件可实现客户端三违信息及环境参数的记录、保存功能，并对三违信息或环境参数的记录插入图片加以辅助说明。记录完成后，通过有线、无线网络，或USB 连接方式将三违信息或环境参数记录导入服务器。煤矿井下PDA客户端软件架构如图1 所示。
客户端主要具备以下功能：记录三违信息、记录环境参数、配置参数下载、信息发送与接收、地址扫描接口、人员扫描接口、时钟同步等。其中，记录的三违信息应包括违反劳动纪律信息、违章操作信息、违章指挥信息和图片信息等；记录的环境参数包括瓦斯、二氧化碳、温度和图片信息等。井上服务器端软件能够实现接收客户端所发送的三违信息或环境参数记录，并能将记录保存至数据库。记录保存后，服务器端还可分析、统计、查询所记录的三违信息或环境参数信息，并可对查询结果导出文档。服务器端软件架构如图2 所示。
服务器端软件由通信模块、数据处理存储模块、时钟同步模块、配置参数生成模块组成。其中的技术难点在于WCF服务的应用，由于在PDA设备中使用了WCF技术，与在PC机上部署WCF 是完全不同的，首先，WCF的方式采用IIS方式，在PDA客户端上部署WCF服务时，绑定方式必须使用BasicHttpBinding 方式，另外，在PDA客户端开发桌面程序引用WCF服务和配置WCF客户端也与PC机上不同，采用的方式是利用第三方工具创建WCF服务类，生成CFC lientBase.cs和WcfService.cs 两个类，直接在PDA 客户端程序中引用这2个类文件。
服务器端软件要具备的功能如下：支持数据查询、报表打印、用户管理、环境参数设置、地址管理和隐患分析。在煤矿隐患条件的逻辑判断上，每个煤矿的逻辑可能不同，关注点不一样导致隐患判断逻辑的不同，可能会根据一个区域内的瓦斯浓度、风量和风速来判断这个区域的危险等级，也可能会根据这个区域多次采集的瓦斯浓度来做比较，判断这个区域的危险等级，所以，隐患的逻辑判断必须由客户通过程序来完成，因此，必须要提供一个开放性的功能界面由用户来自行设置隐患等级的判断逻辑。
3 系统实现及功能设计
3.1 PDA客户端
3.1.1 环境参数、三违信息记录
PDA客户端环境参数输入功能可选择所需要的环境参数类型﹙例如瓦斯浓度、二氧化碳、温度等﹚，并记录所输入的具体数值；在三违信息录入栏选择三违信息，输入三违说明，记录三违信息。记录完成后可保存至本地存储卡中，或者通过无线网络或有线将记录发送至服务器端。
3.1.2 IP地址设置
在发送环境参数、三违信息记录之前，PDA端须设置并保存服务器端IP地址。用户保存的IP地址保存在本地存储卡中，以XML文件的方式进行保存。
3.1.3 插入图片
PDA客户端可以选择插入采集器内的图片﹙如拍摄的照片﹚ 辅助说明巡检员所记录或者发送的环境参数，巡检员还可对插入的图片进行备注说明。图片插入完成后可通过网络将图片与环境参数记录一起发送至服务器端，或者将带图片的记录保存至本地存储卡中。
3.2 客户端数据查询
3.2.1 基础信息管理
此部分分为系统用户管理、员工管理、数据库管理和区域地址管理等功能模块，是整个系统的基础。涉及到登录系统账户、系统权限展示设置、员工信息的查看、数据库的备份还原操作、区域地址的设置等。
3.2.2 环境参数管理
此部分分为环境参数设置、环境参数数据查询等功能模块，涉及到了巡检前井下环境参数﹙二氧化碳、瓦斯、温度等﹚ 设置、巡检后数据的查询、辅助图片的展示、报表打印导出等功能。
3.2.3 当班数据管理
对环境参数查询、三违信息查询、日志信息、巡检数据查询的具体模块化，主要是方便工作人员及时查看信息。
3.2.4 三违信息管理
此部分分为三违信息设置、三违信息查询、录入三违信息等功能模块。涉及到煤矿三违信息类型的设置、按照指定数据选择查询、手工录入三违信息、报表导出打印等功能。
3.3 服务器端数据处理
服务器端的消息接收程序接收PDA客户端所发送的环境参数记录文件后，将记录写入数据库中。在将记录写入数据库的过程中，文件所保存的数据按照事先所列的数据类型在数据库中进行存储。消息接收完成后，保存成功或者失败的消息会记录在相关的日志文件中。除了记录接收日志之外，环境参数记录写入数据库成功或者失败的消息也会记录在相关的数据库日志文件中。
参考文献：
[1]胡文涛，周军，赵立厂.基于RFID 手持终端的煤矿安全巡检系统的设计[J].工矿自动化，2010（12）.
[2]刘伟民，郑爱云，李苏剑，等.基于RFID 的煤矿井下物流管理系统研究[J].煤炭科学技术，2007（9）.
作者简介：
李晓瑞，现工作于山西省阳煤集团机电动力部安全监察科，职位：科长助理，职称：机电工程师，2007年7月毕业于中国矿业大学机械工程及其自动化专业。