牛強 中國礦業大學計算機學院
華鋼 胡延軍 中國礦業大學信電學院

摘　要: 主要介紹了MCGS組態軟件，并詳細給出了其在煤炭行業以及所屬企業安全監控系統中的設計與應用開發情況。

基于MCGS的煤礦分布式安全綜合監測監控系統集成
1．煤礦安全監控系統的現狀
隨著煤炭行業信息化和網絡化的發展，在我國大多數煤礦企業生產的實際過程當中基本都采用了各種各樣的安全監測監控系統，并在實際應用當中發揮了重要的作用。但由于國內生產的各種安全監測監控系統多為封閉系統，互不兼容，其中使用的通信協議和信息交換標準都是由廠家自己制定的，嚴格保密，互不兼容，缺乏統一的通信及信息交換標準，如使用現場總線系統、串口RS-232/485通信以及其它的系統如電力監測多使用ATM網，工業電視系統使用HFC方式，網絡結構和通信模式多樣，極不規范。而且這些系統都分散在各個相關職能部門，形成了多個信息孤島，使各級安全、生產、指揮決策部門無法全面及時地掌握現場的安全和生產實際情況，造成決策指揮不靈，制約了這些系統綜合能力的發揮，嚴重影響了煤炭企業安全生產管理水平的提高，阻礙煤炭企業信息化進程，所以迫切需要把這些系統集成起來，建立起全局性集多種信息的綜合性、計算機的交互性、通信的分布性和監控的實時性等技術于一體的煤礦分布式安全綜合監測監控系統。


2．建立煤礦分布式安全綜合監測監控系統的需求
在建設煤礦分布式安全綜合監測監控系統過程中最基本的關鍵問題是建立一個分布式實時通信平臺，集成各個監測監控系統的各種通信數據，并在局域網中傳輸，同時還要保證各種數據的實時性、準確性。在設計綜合各種監測監控系統的統一分布式實時通信平臺時，必須考慮結合煤礦現行的各種狀況重點考慮以下幾點：
1） 應是一個面向過程控制系統的數據集成平臺，能夠有效地集成各種監測監控系統和不同現場總線上的設備的數據，在整個系統中提供統一的數據管理平臺。其中保證數據的實時性和可靠性是非常重要的兩點，只有保持數據的實時性，分布式綜合監測監控系統才能從現場中采集各種信號，“不失時機”地獲得隨機地突發信號，及時響應這些信號，這是整個系統性能地一個重要指標。可靠性是指系統無故障運行地能力和數據地完整性，同時也包括系統對自身文件和用戶文件地存取合法性地控制。
2） 提供良好的可維護性。其主要是指系統進行維護工作時地方便快捷程度。綜合監測監控系統的故障可能會影響安全生產過程的正常操作，有時會大面積地影響生產過程地進行，因此，方便地維護系統的正常運行，在最短時間內排除它的故障成為整個監控系統的一個重要需求。
3）提供友好的人機交互。在綜合監控系統中，人機交互的方式應該比較豐富。特別是在復雜、大型、綜合、連續的安全生產過程中，操作人員要在短時間內接受多個信息，進行分析判斷，完成有關的操作，因此要求系統提供多種而不是單一的人機交互方式。并且由于多媒體技術和信息技術的進步，視頻圖象方式和WWW網絡方式成為交互方式當中的有效代表。
4）提供對實時數據的數據處理和歷史數據管理功能，能夠與SQL Server等通用數據庫實現無縫連接，實現實時數據庫到關系數據庫的整合。這樣不僅可以瀏覽實時數據，還可以通過對歷史數據和在其上建立的專家信息系統的分析，為企業的決策提供保障。
5）提供靈活的接口，為用戶提供良好的二次開發功能和與其他管理信息系統進行信息融合提供橋梁。
3．建立煤礦分布式安全綜合監測監控系統的體系結構
建立完整的煤礦分布式安全綜合監測監控系統，就是利用計算機高速度、大容量和智能化的特點，通過高速的網絡把一個個獨立的監測監控系統組織管理成為一個綜合、完整、高效的自動化整體。所以在實踐過程中，利用高速的局域網，通過系統接入網關將各專用的測控網絡與各礦計算機網絡連接為一體實現兩網信息的溝通，系統接入網關由專用的嵌入式系統組成，不會因接入而影響測控系統的安全運行。再利用工控組態軟件MCGS本身優良的特性，提供強大的實時數據庫管理和WWW實時瀏覽功能，為煤礦建立安全生產監控集成系統的過程中采用其作為分布式實時通信的平臺（如圖1），并在具體應用過程中取得了非常良好的效果。

圖1 安全生產信息集成系統總體框架結構
4．煤礦分布式安全綜合監測監控系統的功能
通過MCGS信息集成平臺和高速網絡建立的煤礦分布式安全綜合監測監控系統，針對煤礦系統的特點，集動畫顯示、流程控制、數據采集、網絡數據傳輸、工程報表、數據與歷史曲線和實時曲線顯示等諸多強大功能于一身，并能保存歷史數據為系統分析使用。可以具體完成如下功能：
1） 監控生產，實現全生產過程實時管理。煤礦企業生產中裝備多、井下地下分布復雜，基于MCGS的煤礦安全監測監控系統的建立為各級管理部門提供的遠程實時生產過程信息，有效地幫助調度人員及時調整安全設備，保證生產地平穩運行（如圖2）。

圖2 煤礦井下測點平面分布圖
2）提供靈活的實時曲線和歷史曲線顯示功能。通過比較當前地和歷史趨勢數據，特別是結合裝備安全運行的多參數模型，可以及早報告故障隱患，并且通過對事故前后實時記錄的歷史數據分析，可以精確定位事故發生的原因，以避免事故的再次發生（如圖3）。

圖3 煤礦瓦斯變化實時曲線
3） 加強操作考核，提高收益與產品質量。通過分析實時數據庫系統記錄的裝備運行狀態和產品質量分析數據，及時調整操作參數，確保裝置操作的平穩性，從而有效地提高產品的收益和質量。
4） 應用和集成平臺。通過對MCGS系統中生產過程中實時數據的歷史積累，是從中發現過程運行規律的數據基礎，而這些規律的集合則可構成先進控制和流程模擬的數學模型，為建立整體煤礦的安全調度綜合系統提供了依據，也為安全決策提供幫助。

小結
本系統根據先進的理論思想,采用工控組態軟件ＭＣＧＳ,同時配以可靠的硬件集成系統,很好地完成了煤礦安全監控系統工程，并在安徽淮北礦務局的具體使用過程中取得了良好的效果，加強了各礦和礦務局對瓦斯等安全信息的監測監控，提高了生產效能和管理決策水平。



參考文獻
1.遼河油田200萬輕烴計量系統研制報告.昆侖通態計算機技術研究所,1999
2.MCGS工控組態軟件手冊.昆侖通態計算機技術研究所,1999
3.新一代工控組態軟件MCGS及應用.劉俊 柳春圖 《新技術新工藝》2000年 第6期


作者簡介：
牛強 講師 碩士 主要方向計算機網絡與通信 分布式監測監控系統
華剛 副教授 博士 主要方向分布式系統 專家系統分析
胡延軍 講師 碩士 主要方向計算機網絡與通信 分布式監測監控系統