礦井通風(fēng)機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的要害設(shè)備，負(fù)責(zé)向井下提供新鮮風(fēng)流以沖淡并排出井下的毒性窒息性和爆炸性氣體和粉塵，保證井下風(fēng)流的質(zhì)量符合國家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，形成良好的工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事故的發(fā)生，它在礦井安全生產(chǎn)中占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，煤礦事故70%以上是由于通風(fēng)設(shè)備故障通風(fēng)管理不善等原因造成的[2]。礦井設(shè)計時，往往把礦井主通風(fēng)機(jī)分別布置在相距甚遠(yuǎn)的、開采煤層走向東西翼或南北翼的不同地點，交通不力一便，信息不暢通，例如淮北、山西一些礦的主通風(fēng)機(jī)離管理中心少則幾里路，多則十里。正因如此，導(dǎo)致了人工觀測和匯報間隔時間長、難度大、誤差多，在匯報、記求和統(tǒng)計的過程中，人為錯誤多，時間也有滯后，達(dá)不到實時、合理調(diào)度和管理的目的，給安全管理人員帶來極大不便，甚至導(dǎo)致判斷失誤，影響安全生產(chǎn)[3]。因此，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時地發(fā)送到煤礦管理部門的計算機(jī)終端上的必要性越來越突出

2. 系統(tǒng)總體框架設(shè)計

煤礦通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)一般有兩套，一套運(yùn)行，另外一套備用，每隔一定的時間或者是遇到突發(fā)事件要進(jìn)行一次倒機(jī)。針對此情況，在工業(yè)現(xiàn)場分別在兩個風(fēng)機(jī)上面分別安置相應(yīng)的傳感器，運(yùn)行的那臺風(fēng)機(jī)的參數(shù)通過現(xiàn)場總線傳遞給工控機(jī)。

在該系統(tǒng)中，采用了Kingview 組態(tài)軟件，通過該組態(tài)軟件提供的完善的工具，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集歸檔，并采用B/S 結(jié)構(gòu)體系實現(xiàn)了將煤礦通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并入因特網(wǎng)，形成了能夠?qū)νL(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測的系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖[4]如圖1 所示。

2.1 組態(tài)王軟件簡介

KingView 是一套基于Windows 的32 位面向?qū)ο蟮膱D形化HMI 應(yīng)用程序生成工具，用于工業(yè)自動化、過程控制和生產(chǎn)管理監(jiān)測。針對工廠環(huán)境下的所有輸入輸出信息，KingView提供了一個單一的、實時的、面向生產(chǎn)狀況的視窗。操作員能夠在一個屏幕上看到指示生產(chǎn)過程狀況的開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)和警示信息。

（1）支持高分辨率彩色圖形顯示器，提供基于Windows 操作平臺下的圖形功能，畫面直觀、生動、形象。繪制各種工業(yè)過程畫面方便、簡潔，易形成友好的人機(jī)界面和圖形界面。

（2）可同時支持多個“報警服務(wù)器”，允許操作者能同時在多個遠(yuǎn)程位置查看報警信息?；谕瑯拥脑?，支持多個“歷史服務(wù)器”、“登錄服務(wù)器”和“校時服務(wù)器”。

（3）Web Server 技術(shù)能夠讓用戶通過桌面瀏覽器來查看生產(chǎn)狀況。這樣，無論企業(yè)管理者身處何地，都可以及時對生產(chǎn)進(jìn)行跟蹤，對設(shè)備進(jìn)行管理，對產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計，對質(zhì)量進(jìn)行分析。

（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理。該組態(tài)軟件的核心是幫助系統(tǒng)生成強(qiáng)大的應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用于存儲各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)，也可以方便地實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

（5）超過1200 種設(shè)備驅(qū)動程序，可以方便靈活的與3200 多種設(shè)備進(jìn)行通訊。所有的驅(qū)動都是標(biāo)·準(zhǔn)的：帶有時間標(biāo)識和質(zhì)量標(biāo)識。支持基于電臺、GPRS、CDMA 等多種方式的無線通訊。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)

整個系統(tǒng)由溫度傳感器、振動傳感器、位移傳感器、速度傳感器、風(fēng)壓風(fēng)量傳感器和數(shù)據(jù)采集卡、工控機(jī)等組成，框圖如圖2：

本系統(tǒng)利用智能振動位移速度傳感器分成兩組，分別對每一套通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)軸、風(fēng)機(jī)外殼、風(fēng)機(jī)和電機(jī)連軸、電機(jī)軸、風(fēng)機(jī)基座進(jìn)行振動的檢測，傳感器內(nèi)置的DSP 信號處理器對振動數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT(傅立葉變換)分析，并計算出加速度、速度、位移值。傳感器還可直接輸出時域和頻域的振動波形數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過485 總線送到上位機(jī)，上位機(jī)利用組態(tài)王接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和動畫模擬。

系統(tǒng)利用智能溫度傳感器分成兩組，分別對每一套通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)前軸、風(fēng)機(jī)后軸和電機(jī)連軸、電機(jī)前軸、電機(jī)后軸進(jìn)行溫度的檢測，并將溫度值通過485 總線送到上位機(jī)，上位機(jī)利用組態(tài)王接收各路溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。

安裝在風(fēng)機(jī)上的風(fēng)壓風(fēng)量傳感器拾取信號并經(jīng)前置放大到信號調(diào)理，對信號歸一化和低通濾波等預(yù)處理，最后由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送給工控機(jī)，供組態(tài)軟件使用。

組態(tài)王軟件從各種傳感器、智能儀器、數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備中實時采集數(shù)據(jù)、發(fā)出控制命令的并監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。

2.3 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

組態(tài)王擁有強(qiáng)大的圖形編輯功能，可以逼真地模擬現(xiàn)場的環(huán)境，以動畫的方式顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面和實現(xiàn)控制功能，并可以生成報表數(shù)據(jù)庫、報警等功能。系統(tǒng)的功能模塊分為4 個部分。

2.3.1 風(fēng)機(jī)現(xiàn)場流程圖總畫面

該模塊模擬現(xiàn)場風(fēng)機(jī)以及其它相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在畫面中以形象的信號點顯示方式及具體的數(shù)字量顯示方式表現(xiàn)出來，系統(tǒng)具體采集的相關(guān)參數(shù)和設(shè)備狀況有：風(fēng)道風(fēng)壓、風(fēng)量、電機(jī)的電流、電壓、功率、效率、風(fēng)機(jī)及電機(jī)的各種溫度、風(fēng)機(jī)的振動等各種監(jiān)測參數(shù)。

2.3.2 報表管理畫面

該模塊實現(xiàn)了對歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印的功能，在系統(tǒng)中，選擇日期之后刷新就可以得到該天的數(shù)據(jù)報表，可以輸出包括設(shè)備狀況運(yùn)行報表、故障報警實時報表以及設(shè)備操作報告和過程變量報告等，利用打印功能可以打印報表以供上報和備份，保證各種規(guī)范管理的需求。

2.3.3 系統(tǒng)故障報警畫面

當(dāng)系統(tǒng)檢測到故障發(fā)生時，報警畫面自動彈出，對應(yīng)報警點的信息就在報警畫面中顯示，提示是某種設(shè)備的報警類型等等，同時系統(tǒng)控制柜面板上的故障指示燈閃爍，電鈴發(fā)出報警音響。故障排除后，系統(tǒng)聲光報警自動解除。

2.3.4 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊設(shè)計與實現(xiàn)

組態(tài)王WEB 功能采用B/S 結(jié)構(gòu)，客戶可以隨時隨地通過Internet/Interanet 實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而遠(yuǎn)程客戶端僅僅需要安裝IE 瀏覽器，在第一次瀏覽組態(tài)王畫面時會自動下載并安裝并保留在系統(tǒng)上，IE 客戶端獲得與組態(tài)運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE 客戶端和WEB 發(fā)布服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)可以在任何地方獲得與WEB 服務(wù)器上一樣的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示、趨勢曲線顯示等等，以及方便快捷的控制功能[1]。

（1）服務(wù)器模式選擇

在實現(xiàn)WEB 功能前需將組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)配置選擇“聯(lián)網(wǎng)”模式。

（2）連接端口設(shè)置

組態(tài)王軟件作為一個被IE 訪問的程序，在訪問的時候必需確定程序的端口。組態(tài)王WEB發(fā)布之前，在“頁面發(fā)布向?qū)А睂υ捒蛑性O(shè)置連接端口（端口自行定義）。

（3）頁面發(fā)布與訪問

在組態(tài)王中發(fā)布功能采用分組方式，可以將畫面分成按照不同需要分成多個組進(jìn)行發(fā)布，每個組都有獨立的安全訪問設(shè)置，可以提供不同的客戶群瀏覽。

在客戶端，使用瀏覽器進(jìn)行瀏覽的時候，只要輸入WEB 地址，地址格式為：http：發(fā)布站點機(jī)器名稱或者IP 地址：組態(tài)王定義端口號碼，就可以實時地監(jiān)測風(fēng)機(jī)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)。