个人煤矿实时数据监控系统Word格式.docx

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Colliery;

JSP;

Safetymonitoring;

B/Smode

目录

第一章概述1

1.1国内外发展概况1

1.1.1国外煤矿监控技术的发展1

1.1.2国内煤矿监控技术的发展2

1.2存在的问题与任务3

1.2.1当前安全检测监控系统和管理系统存在的问题3

1.2.2当前检测监控系统应解决的关键技术3

1.2.3发展趋势3

1.3研究的主要内容、目的及意义4

第二章系统设计6

2.1需求分析6

2.2用例分析6

2.2.1系统用户6

2.2.2系统管理员7

2.3类图分析8

2.4E-R图分析9

2.4.1系统使用者实体图及属性10

2.4.2用户类型实体图及属性11

2.4.3部门实体图及属性11

2.4.4数据信息实体图及属性12

2.5功能模块介绍12

2.5.1系统用户注册登录管理模块12

2.4.2系统用户管理模块13

2.4.3系统部门管理模块13

2.4.4系统数据分析模块13

2.4.5系统警报模块13

2.4.6系统数据采集模块14

2.5系统分析14

2.5.1系统架构说明14

2.5.1实体Bean类15

2.5.3Dao接口类18

2.5.4DaoImpl接口实现类19

2.5.5Controller类27

2.6系统的可行性分析35

2.6.1技术可行性36

2.6.2经济可行性36

第三章开发环境的选择37

3.1开发语言的选择37

3.1.1JAVA简介37

3.1.2Web应用程序开发环境—JSP技术37

3.1.3Web应用程序开发环境—Servlet技术37

3.2数据库的选择38

3.2.1MySQL数据库38

3.3开发工具的选择39

第四章数据库设计41

4.1概念设计41

4.2定义（数据词典）41

4.3数据库逻辑结构设计41

4.3.1数据信息表42

4.3.2用户信息表42

4.3.3部门/矿地信息43

第五章系统的测试及发布44

5.1应用环境配置44

5.1.1安装tomcat6.0服务器44

5.1.2安装jdk1.6.044

5.1.3安装MySQL服务45

5.2系统的发布和运行效果45

5.2.1系统的发布45

5.2.2系统测试45

5.2.3系统维护46

结束语47

参考文献48

第1章概述

1.1国内外发展概况

矿井监测监控系统是增强矿山安全，提高生产率的有效工具。

世界各主要产煤国对此都很重视，开发了多个系统，如CTT-63/40（法国）、MINOS（英国）、SCADA（美国）、森透里昂（加拿大）、KJ2（中国）等，为煤矿井下安全生产和采、掘、运、通、排等主要环节的协调工作创造了条件，解决了矿井安全监测及生产监控的燃眉之急。

国外六、七十年代发展起来的煤矿监控技术，近年来在我国有了飞速的发展，各种煤矿监测系统及其配套产品应运而生。

目前，我国煤矿中使用的各类监测监控系统多达十几种，国有煤矿中已装备监测系统的矿井约占总数的三分之一。

煤矿监控系统的应用对改善我国煤矿的安全状况，提高煤矿生产效率和现代化管理水平起到了重要作用。

1.1.1国外煤矿监控技术的发展

国外煤矿监控技术是20世纪60年代开始发展起来的，至今已有四代产品，基本上5～10年更新一代产品。

从技术特性来看，主要是从信息传输方式的进步来划分监控系统发展阶段的。

国外最早的煤矿监控系统的信息传输采用空分制来传输信息。

60年代中期英国煤矿的运输机控制、日本煤矿中的固定设备控制大都采用这种技术，其中最具代表性的是法国的CTT-63/40煤矿环境监测系统，它可测瓦斯、一氧化碳、风速、温度等参数，最多可测40个测点。

到70年代末，这一系统在西欧一些国家共装备了150多套。

波兰在70年代从法国引进技术，推出了可测20个测点的CMM-20系统，后又将测点扩展到128点，形成CMC-l系统。

这就是第一代煤矿监控系统。

煤矿监控技术的第二代产品的主要技术特征是信道的频分制技术的应用。

由于采用了频分制，传输信道的电缆芯数大大减少，它很快取代了空分制系统。

英美等国的煤矿在60年代后期就已大量采用频分制技术。

其中最具代表性且至今仍有影响的是西德Siemens公司的TST系统和F+H公司的TF200（早期是TF24）系统，这些都是音频传输系统。

频分制的应用，体现了以晶体管电路为主的信息传输技术的发展，它比空分制前进了一大步。

而集成电路的出现推动了时分制系统的发展，从而产生以时分制为基础的第三代煤矿监控系统，其中发展较快的是英国。

英国煤炭研究院于1976年推出轰动一时的以时分制为基础的MINOS煤矿监控系统。

在皮带运输系统应用取得成功后，他们立即推广到井下环境监测、供电供水监测和洗煤厂监控等方面，形成了全矿井监测监控系统。

到80年代初，MINOS系统已相当成熟，在英国国内得到大量推广，还向美国和印度出售过。

这一系统的成功应用，开创了煤矿自动化技术和煤矿监控技术发展的新局面，直到今日，国内外各种监控系统尽管在功能性和产品的技术先进性上都有较大的提高，但系统的整体结构仍没有太大的变化。

80年代是计算机、大规模集成电路、数字通信等现代技术高速发展时期。

由英国煤炭研究院推出的MINOS系统软件应用成功后，英国的HSDE、HUWOOD、TRANSMI等公司分别生产了以时分制为基础的系统与之相配套；

西德也提出了以时分制为基础的GEAMATIC全矿井监控系统的实施计划；

对煤矿电气电子产品有重要影响的西门子、AEG等公司也纷纷推出以时分为基础的煤矿监控系统以满足市场需要；

波兰也自行开发了以时分制为基础的HADES设备工况监测系统；

苏联也在以时分制为基础的老系统上开发新产品；

日本以南大夕张矿为样板也实施了许多以时分制为基础的监控系统项目。

在此期间，美国以其拥有的雄厚高新技术优势，率先把计算机技术、大规模集成电路技术、数据通信技术等现代高新科技用于煤矿监控系统，使煤矿监控技术跻身于高科技之列。

这就形成了以分布式微处理机为基础的第四代煤矿监控系统。

其中有代表性的是美国MSA公司的DAN6400系统，其信息传输方式仍属于时分制范畴，但用原来的一般时分制的概念已不足以反映这一高新技术的特点。

安全监控技术的不断提高以及推广使用，产生了明显的效果，大大降低了煤矿百万吨死亡率。

1.1.2国内煤矿监控技术的发展

我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，装备了部分煤矿；

在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。

实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用，各局矿已作为一项重大安全装备。

由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。

因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。

特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。

随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。

同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、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。

因此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，为用户提供了更多的选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。

系统也由早期的地面单微机监测监控已发展成为网络化监测监控以及不同监测监控系统的联网监测。

其主要由监测终端、监控中心站、通信接口装置、井下分站、传感器组成。

1.2存在的问题与任务

1.2.1当前安全检测监控系统和管理系统存在的问题

随着传感器技术、电子技术、信息传输技术、计算机软硬件技术和煤矿安全生产管理水平的发展和提高，相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰，或者停产，造成相当一部分局、矿无法继续正常使用已装备的系统。

特别是国家颁布实施了矿井监控系统新标准和煤炭行业新规程，许多监控系统不但不能达到新标准新规程的要求，而且几乎都采用各自专用的通信协议，功能单一，互不兼容、通用性差，制约着系统功能的扩充。

最重要的是，监控系统必须能够长期、稳定、无故障地运行，各类传感器和井下分站要适应井下较恶劣的工作环境，各类传感器的精度要满足最新要求。

建立矿井安全生产综合监测监控系统是时代的趋势，国家的期望，生产的需求，是更好地做好安全工作，降低成本，提高工作效率，安全生产的方法和手段，是提高企业竞争力，树立企业良好形象，实现煤炭企业持续发展的法宝。

煤矿安全监控是综合性技术，涉及到计算机、电子技术、通讯、物理、化学、电工等多种学科，与矿山采、掘、机、运、通等生产环节密切相关，功能复杂，技术难度高，要求监控人员具有较高的技术素质。

但是，部分煤矿的监控技术人员尚不能适应工作需要，有些局、矿的领导和主管技术干部对监控技术还不熟悉，导致了管理工作跟不上。

由此产生了一系列的问题，如设备选型不妥、使用维护不当、仪器待修率和报废率高，影响了使用效果。

因此，在相当长的时期内，对于监测监控系统的装备、管理和培训任务仍十分艰巨。

1.2.2当前检测监控系统应解决的关键技术

针对目前煤矿在使用环境、生产监测监控系统中存在的主要问题，应解决的关键技术为：

（1）提高传感器使用寿命，增加可靠性，并研制开发新一代传感器。

我国安全监测传感器的开发与研究和世界先进水平相比差距很大，与煤矿安全监测系统的发展及煤矿安全生产的迫切需要很不适应。

（2）进一步完善、提高现有的监测监控的性能及各种保护功能。

（3）应用多媒体计算机技术来提高煤矿监测和监控的技术水平和扩展系统的功能。

1.2.3发展趋势

1．系统不仅能实现监测监控，而且在软件技术上应研究开发能根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分析和提出专家决策方案。

同时系统应用软件应向网络化发展，按统一的格式向外提供监测数据；

2.针对通信协议不规范和传输设备物理层协议不规范，应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径或制定相应的专业技术标准，这对促进矿井监控技术发展和系统的推广应用均具有十分重要的意义；

3.研制高可靠性瓦斯传感器；

4.制定科学、合理的政策法规，研究提高煤矿安全管理水平的管理技术，使我国的煤矿安全生产管理从以人治为主，发展到以法治理。

1.3研究的主要内容、目的及意义

煤矿安全监测监控是以计算机、通信、控制技术相互交叉的学科，与矿山采、掘、机、运、通等生产环节密切相关的一门综合性技术，其研究目的是对矿井上、下的环境参数及有关生产环节的机电设备运行状态进行监测，用计算机对采集的数据进行数据处理，对设备、局部生产环节或过程进行控制。

随着国家煤矿安全生产的规范管理，煤炭管理部门加强了对煤矿安全生产的监管力度，要求对所属矿井的安全生产与管理能够及时监控，实时了解与查询现场安全监测监控信息，国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高。

我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井陆续在装备矿井监测监控系统，系统的装备大大提高了矿井安全产水平和安全生产管理效率。

随着煤矿安全意识的提高，监控系统技术的正确选择、使用、维护和企业安全生产信息化管理也提出了更高的要求。

本设计主要针对鸡西矿业集团东海煤矿地质灾害比较严重、瓦斯高突、有煤尘爆炸危险以及工作面温度越来越高的实际情况和存在的问题，从安全、可靠、稳定、优化等方面入手提出新的思路。

煤矿实时数据监控系统采用基于开放系统互联标准模型的集散系统结构。

系统由现场测控分站和控制中心主站组成。

系统支持多种互联标准，方便地组成多节点的安全监测监控网络，实现系统间的通信和数据共享。

安全监测监控可由原来单一的监测监控向综合自动化方向发展。

整个软件系统设计为二个子系统：

数据远程采集与存储管理子系统、数据实时监控。

1.数据远程采集与存储管理子系统

准确采集出矿监测监控系统中，包括瓦斯、温度、风速、CO、馈电、风门丌关、风机开停等各种种类探头实时数据，并发送到集团中心服务器。

可灵活的对数据采集参数进行设置。

在网络故障时，实现关键数据本地自动缓存和网络恢复后数据自动补发。

可提供对数据采集异常、网络通讯中断等多种异常状况的报警。

软件具有较强的健壮性与智能性，可在无人工干预的情况下长时间运行。

对垃圾数据自动清理。

提供对矿通讯异常情况的声光报警。

实现瓦斯超限数据的统计汇总。

保证数据的安全性与实时性，不但能满足对安全生产情况的实时监测，而且能为“安全生产事故”的事后事故分析提供可靠的数据依据。

2.数据实时监控与分析子系统

从数据库或数据远程采集与存储管理子系统程序中获取各矿监测数据，发送到各连接的客户端上。

为各终端用户提供，数据分类显示和报警（瓦斯含量超限、风机停等）、实时数据曲线分析、历史数据曲线分析等。

软件应能保证数据的实时性，数据从各矿采集出来至客户端显示延迟时应小于1分钟。

中心站—数据监控系统—井下监控分站。

其中数据监控系统负责接收、存储和显示从井下监控分站传来的各种井下生产环境监控数据，并通过各个井下分站发送各种配置命令和对现场设备的控制命令（如配置传感器参数、报警参数、控制参数等）。

井下监控分站通过RS485总线将数据传输到监控系统，因为RS485总线传输距离远，且具有抗共模干扰的能力。

数据监控系统对井下传来的数据进行分析并显示，监测是否正常，最后通过网络传输向中心站发送过去

第2章系统设计

2.1需求分析

煤矿实时数据监控系统主要是实现系统管理员进行用户管理、部门管理、数据分析（包括数据表格与曲线分析）、发送警报、数据远程采集与存储等功能。

数据分析方面分为实时数据分析（折线图）和历史数据分析（柱状图），数据包括瓦斯实时数据、温度实时数据、一氧化碳实时数据、风速实时数据等。

警报功能包括瓦斯超标弹窗警报、风机停弹窗警报，网络异常警报等。

以上为系统管理员角色的功能。

另外，用户向系统管理员有发送实时数据的功能。

本系统通过模拟产生数据，网络正常时存入数据库，网络不正常时存到本地恢复网络后存入数据库的这种方法进行系统测试，产生真实的效果。

下面就以三种不同的用户来分析系统网站的需求。

系统整体模块图如图2.1所示

图2.1系统模块图

2.2用例分析

2.2.1系统用户

首先必须在煤矿实时数据监控系统首页中登录填写用户名和密码，这样才能执行一些相关操作，不然就是普通用户只能查看一些信息，而不能发送实时数据等。

用例图如图2.2.1所示。

图2.2.1系统用户的用例图

2.2.2系统管理员

管理员进行用户管理、部门管理、数据分析（包括数据表格与曲线分析）、发送警报、数据远程采集与存储等功能。

管理员用户进入管理界面的用例图如图2.2.2所示：

图2.2.2管理员的用例图

2.3类图分析

煤矿实时数据监控系统的实体类有Department、User、UserType、Data等，分别对应这各自的方法类：

DepartmentDao、UserDao、UserTypeDao、DataDao,方法类依赖于数据库连接类：

GetDBCon以获得数据库连接。

2.4E-R图分析

E-R图也即实体-联系图（EntityRelationshipDiagram），提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。

构成E-R图的基本要素是实体型、属性和联系，其表示方法为：

实体型（Entity）：

具有相同属性的实体具有相同的特征和性质，用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体;

在E-R图中用矩形表示，矩形框内写明实体名；

比如学生张三丰、学生李寻欢都是实体。

如果是弱实体的话，在矩形外面再套实线矩形。

属性（Attribute）：

实体所具有的某一特性，一个实体可由若干个属性来刻画。

在E-R图中用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来；

比如学生的姓名、学号、性别、都是属性。

如果是多值属性的话，再椭圆形外面再套实线椭圆。

如果是派生属性则用虚线椭圆表示。

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