煤矿安全监测监控技术(04)监控中心站.ppt

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第四章第四章监控系统中心站监控系统中心站4.1监控系统中心站硬件监控系统中心站硬件4.2监控系统中心站软件监控系统中心站软件4.3常用安全监控系统简介常用安全监控系统简介第四章第四章监控系统中心站监控系统中心站n中心站是煤矿环境安全和生产工况监控系统的地面数据处理中心，用于完成信息的采集、处理、存贮、显示和打印功能，同时还可对局部生产环节或设备发出控制指令。

n中心站由主控计算机及其外围设备和监控系统软件组成，通常设置在煤矿监控中心或生产调度室内。

n主控计算机及其外部设备，是煤矿监控系统中心站的硬件系统，它决定了中心站的基本功能。

n监控系统软件是在主控计算机中运行的监控程序，它是中心站硬件系统的指挥机构，也是介于用户和硬件设备之间的人机界面。

它在很大程度上决定了监控系统的性能。

4.1监控系统中心站硬件监控系统中心站硬件一、主控计算机-工业控制微机（简称工控机）n主机箱与电源n主板：

工控机的各部件都要直接或间接地与它相连具有中央处理器（CPU）、扩展总线（ISA/EISA/VESA/PCI）、基本输入输出系统（BIOS）、内存（RAM）等插口；通常内置：

监视器驱动卡；软/硬盘控制接口；鼠标/键盘接口；COM1和COM2串行通信口；打印机并行接口LPT1nCPU性能：

主频、前端总线频率一、主控计算机一、主控计算机n存储器：

ROM、EEPROM、DRAM、SRAM（cache）BIOS程序通常写在EEPROM芯片中，含有加电自检、故障诊断和实用程序，开机后使各部件处于正确的工作状态。

用户可以通过升级软件对系统BIOS的升级。

DRAM通常称为内存，主要用于程序的运行。

DRAM的存储单元需要不断刷新，其访问速度通常为70100ns。

SRAM通常称为高速缓冲存储器（Cache），不需要刷新，其访问速度约为25ns左右。

视频RAM（VRAM）主要用于监视器的视频数据缓存，与DRAM主要区别在于它有两个端口。

一、主控计算机一、主控计算机n软盘/硬盘/光盘驱动器软盘存储结构为磁道、扇区、柱面、文件分配表（FAT）；其旋转速度和存储密度较低，基本已被淘汰。

硬盘与软盘存储结构及读/写方式相同，但硬盘转速和存储密度高。

硬盘只要加电就一直旋转，其读写磁头不接触圆盘片。

硬盘驱动器接口标准有IDE和SCSI两种。

CDROM驱动器的存储结构为一个从光盘外缘至中心的螺旋形记录信道，以起始段、同步段、数据段、检纠错码段的扇区格式存放信息。

与软、硬盘是以恒定角速度读写数据不同，光驱使用恒定线速度读取数据。

CDROM驱动器的接口也有IDE和SCSI两种。

一、主控计算机一、主控计算机n声卡声卡是计算机处理音频信号的功能卡，具有立体声合成、模拟混音、立体声方式的数字/模拟和模拟/数字转换、MIDI接口/操纵杆接口和CDROM接口、数字信号处理、输出功率放大等功能。

根据表示声音信号的数据位数的不同，声卡可分为8位、16位声卡，其数字采样录音时的采样频率有11kHz、22kHz、44kHz等。

高性能声卡上具有数字信号处理器芯片（DSP），用于管理声音的输入、输出、MIDI操作、ADPCM格式声音数据压缩、DMA方式声音数据存贮等，从而减轻CPU的负担。

一、主控计算机一、主控计算机n监视器与显卡监视器是计算机的显示设备，由显像管、行扫描、场扫描控制电路等组成，分为单色和彩色监视器。

彩色监视器的标准有EGA、视频电子标准协会（VESA）的VGA及SVGA，现在分辨率可达1024768、12801024等。

监视器要在相应图形显示卡及其驱动程序的控制配合下才能达到好的显示效果。

显示速度和显存储容量是显示卡的两个重要指标。

显示卡的总线类型决定了计算机与显示卡之间数据传送的速度，已由早期的ISA、EISA、VESA接口转变为现在的PCI或专用VGA接口，可以32位宽度总线、CPU相同的速度与CPU通信。

一、主控计算机一、主控计算机n键盘键盘是计算机最常用的数据输入设备，它含有一片微处理器及自己的监控程序ROM芯片，用于处理键盘操作并把击键信号传给主板的BIOS系统。

安装键盘时只需把其的电缆插头插入计算机后面主板上对应的键盘插座即可。

n鼠标鼠标是计算机最常用的输入设备，根据其连接方式可分为串行鼠标、总线鼠标、PS/2鼠标。

主板鼠标：

9针25针的插针式或插座式接口；总线鼠标：

带有扩展卡，可插到计算机的扩展槽中；PS/2鼠标：

6针专用圆形插头与主板的PS/2鼠标接口相连二、其它设备二、其它设备n扫描仪扫描仪有滚筒式、平板式、手持式等。

滚筒式扫描仪主要用于大幅图纸的输入；手持式扫描仪精度不高、图像容易失真；平板式扫描仪应用较多，光学分辨率一般可达600dpi，扫描图像为A4幅度。

扫描的位图可通过软件进一步进行图像平滑、增强、滤除及效果等处理，数据经计算机矢量化后作为一种图形媒体存人计算机硬盘。

n打印机针式或激光打印机，用于监测报表或文件的打印。

二、其它设备二、其它设备n监控备份机热备份或冷备份n工业电视及大屏幕显示系统n网络设备路由器、交换机、数据/文件/应用服务器等；4.2监控系统中心站软件监控系统中心站软件一、监控软件的作用一、监控软件的作用二、监控软件的功能模块二、监控软件的功能模块三、监控软件的通用技术要求三、监控软件的通用技术要求4.2监控系统中心站软件监控系统中心站软件n监控系统软件的作用监控系统软件的作用监控系统的系统配置、运行、功能调度、用户界面等，都要依靠软件来实现。

软件是监控系统实现其功能的手段，是整个监控系统的灵魂，是衡量监控系统的先进性、实用性、可靠性、智能性的主要方面。

其主要作用如下：

系统初始化设定：

设置系统的分站、测点等参数。

系统实时检测与控制控制系统运行，实现对测点的实时巡回采样、编码和传输等功能；同时将控制指令传向对应的分站，从指定输出口执行控制；另外，监视系统运行状态，实现系统自检。

4.2监控系统中心站软件监控系统中心站软件n监控系统软件的作用监控系统软件的作用监控信息输入、处理与输出通过对采样信号的处理，可以获得所需数据；通过人工也可录入所需数据和文字；监控信息可按预定格式（如图表）显示在屏幕上，也可以在打印机上打印出报表或在绘图机上绘图。

系统功能调度与管理系统功能的调度运行可以是自动的，也可由人工调度；系统运行中的提示、帮助、检错及相关处理等；二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n初始化初始化系统定义：

确定系统名称、用户名称、系统日历时钟等。

分站定义：

确定分站类型、编号、地点、所含测点编号；测点定义：

确定测点的名称、地点、代号、传感器的类型、报警值、控制值、单位、范围、数据格式、计算公式等。

通过系统初始化，地面主机与井下分站及分站所接的传感器、执行器有机地结合起来，构成一个完整的系统。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n初始化初始化系统软件对接收的数据按预定顺序及计算公式依次处理；初始化时，首先要有全矿监控系统的安装设计图，确定在井下哪些地点安放分站，确定分站的编号，各个分站要接的传感器和安装地点，预定的哪个输入口；初始化时，要按照安装图正确地布置井下分站，设置分站的地址编码，正确地在各输入口接人预定的传感器；初始化时，要弄清配接传感器的技术参数。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n数据传输数据传输数据传输的作用是将传感器检测所得的电信号（检测值）由井下传送到地面中心站进行集中处理。

数据传输软件主要完成数据编码、通信协议、队列管理、自检等任务。

目前系统可使用8位或12位A/D转换器将检测信号转换为数字信号。

一般的数据编码队列为若干引导码、起始码、地址码、数据1、数据2、数据3结束码，在地址码和各个数据码之后可加入若干校验码。

传输制式有时分制和频分制，现在多为时分制半双工通讯，即上行数据与下行数据不同时传送。

首先中心站向井下发出一串某个分站的地址码，该分站接收应答后，向地面发送数据；中心站接收结束后，再与下一分站通讯。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n数据传输数据传输队列管理就是将分站或测点按重要程度分成A、B队列，分别安排巡检顺序，实现快、慢不同的巡检周期。

通讯自检即不断检查通讯是否有故障、各分站或测点的通讯状况是否正常、停机或挂起等，并将通讯的情况及时报告中心站，在显示屏上显示巡检情况，以便及时处理。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n数据存储数据存储存储的数据应包括模拟量值、开关量值、累计量值、人工输入量值、故障统计、设备运行统计及报警统计等。

实时数据一般指中心站每次巡检分站所得到的测点数据，如果每10s巡检一周，则是每10s间隔的“实时”数据；而分站对各输入口传感器的巡检一般为20ms。

计算平均值、最大值、最小值的时间间隔：

国际上常用10min或15nin；我国（瓦斯和一氧化碳）常用5min。

不同类型的监测值应按不同的时间间隔进行分档存储，并合理安排在硬盘中的保存期。

重要测点（如瓦斯）的实时数据应能保存24h以上，每5min的最大值、平均值应能保存3个月以上。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n显示格式的设定与调用显示格式的设定与调用将要显示的信息按照一定的类别、一定的格式和一定的要求显示出来，对设定的格式可以按编号或名字调用。

监测信息类别：

分站各测点、工作面各测点、瓦斯测点、火区监测信息、通风监测信息、机电设备运行等等。

显示内容：

测点编号、名称、位置、监测值、单位、是否报警、是否有控制等等。

格式设定：

设计显示的表格，整屏幕、12或l3屏等；格式的调用：

键盘输入格式的名称或代号调用或通过菜单选择调用；重要信息在屏幕某个固定位置区内始终显示；预定条件满足时自动弹出显示，如报警显示；二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n打印格式的设定与调用打印格式的设定与调用打印格式设定与显示格式的设定方法相同，一般设计为表格形式，而且各自有常用的表格形式；表格设计大多采用表格工具，可以很方便地制作复杂的表格，对表格线也有多种选择；表格的内容不但可以直接调用监测信息、数据库信息，而且应当允许人工录人一些内容，如情况说明的文字等；打印调用有定时打印和随机打印两类。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n图形制作与曲线设定图形制作与曲线设定系统运行模拟图：

表现监控系统的组成结构、配置及安装示意、运行状态。

实时传输模拟图：

以实时动画表现系统传输状态，哪个分站正被巡检、不受巡检、故障或停电终止通讯等。

监控状况模拟图：

表现全矿或某一子系统的监控状况，实时动态对位显示各测点测量值，如有报警或故障，则改变颜色或闪动；如有控制动作，亦可用不同颜色或图形变动表示。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n图形制作与曲线设定图形制作与曲线设定实时测点跟踪曲线以模拟量测点的量程为竖轴，以时间为横轴，表示测点每次巡检值的动态曲线，直观表示该测值当前变化情况。

在一幅图上可以用不同颜色区分显示多个测点的曲线。

开关量状态时间矩形图：

以时间为横轴的开关量状态矩形图，不同状态用不同颜色表示，某一状态的持续时间形成一矩形从而直观反映某开关量在一段时间过程中的变化与持续情况，如反映皮带机开停机的时序图。

动态显示时，图形中的模拟动画、实时数据均要与监测点关联起来，预先设定好。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n报警处理报警处理报警功能包括报警设定、报警判别和报警信息输出三个方面，主要实现超限报警、异常或故障报警功能。

报警设定：

报警预定值或预定状态进行设定；报警判别：

判别模型多为为门限判别，即达到某一预定值或预定状态时，即发出报警信息指令，启动报警程序。

另外，可研究开发趋势报警模型、连锁报警模型等。

报警信息输出：

显示或打印；屏幕表格显示报警信息；图形颜色或闪烁显示报警状态；弹出窗口显示，并伴有声响信息，可按键隐含或取消。

二、监控系统软件的功能模块二、监控系统软件的功能模块n控制设定与执行控制设定与执行包括控制设定、控制判断和控制输出三个方面，控制模式分为开关量控制、门限控制