1背景
为了全面提高煤矿企业安全生产水平,国务院发布《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》,强制推行先进适用的技术装备。目前,国内的各煤矿基本安装了煤矿安全监控系统,煤矿安全监控系统主要功能是保证安全监管部门能及时了解煤矿井下的实时信息,发现各种异常情况及报警信息,督促煤矿能及时处理,以减少事故的发生。而现有的煤矿安全监控网络这门课程的实训平台必须依赖于真实的安全监控分站和传感器,而一套最简单的安全监控系统至少需要5,6万元,若单独为每位实训的学生配置一套安全监控系统不切实际,因此迫切需要一套虚拟实训平台能真是模拟整个安全监控系统的安装及配置过程,并且具备验证系统参数设置正确性的功能,能让每位学生都能独立的完成所有参数设置。
2需求分析
按照网络化教育系统的任务、特点,将该门课程的虚拟实训平台各功能模块设计下:(1)配置文件正确性验证。具备系统安装正确性验证功能,如果配置文件参数设置错误,会根据错误情况提示用户进行相关参数的修改。(2)产生测点信息。虚拟平台能随机产生需要定义的测点以及该测点的各种虚拟参数,由于在系统配置完毕后需要验证整套系统是否能有效的实现风电瓦斯闭锁,因此该虚拟数据还应支持用户自行修改。(3)测点定义。结合系统给出的各类测点,用户能对测点的详细参数进行设置。包含模拟量传感器的报警值、断电值、浮点值、预警值的设置以及控制口的关联;开关量传感器的断线、正常状态、非正常状态的设置以及控制口关联;控制量的常开与常闭状态的设置;交叉断电等。(4)报警信息提示及查询。对于虚拟平台产生的报警、断电等异常信息,系统能通过语音等方式及时提醒用户,并具备对于历史信息提供查询的功能。(5)统计报表管理。虚拟平台能够对模拟量及开关量的数据,分站的运行状态统计形成报表,并提供打印、导出功能。
3总体设计
煤矿安全监控虚拟实训平台采用B/S结构,应用Web服务器、JSP动态网页设计及网络模拟器等技术,构建虚拟实训环境。网络模拟器包可以安装在网络互联实训室的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上。学生只要在浏览器页面中输入服务器的IP地址,即可登录到虚拟实训平台对各项参数进行配置和调试。整个虚拟实训平台的核心是测点定义以及正确性验证这部分功能,而用户的测点定义必须遵循《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007》以及其他相关规程规范的要求,并结合平台提供的虚拟数据详细设置传感器的报警值、断电值、复电值等参数。
4详细设计
(1)传感器的设置。在采煤工作面上隅角设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷距工作面10米处设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷末端10-15米的范围内设置瓦斯传感器1个、风速传感器1个,若是自然矿井还应增加一氧化碳传感器1个、温度传感器1个;在工作面进风顺槽工作面移变处设置馈电传感器、开停传感器若干,用于检测工作面主要设备的开停和馈电状态;工作面回风巷长度若超过1000米,则还应在中部增设瓦斯传感器1个;煤与瓦斯突出矿井,在工作面进风顺槽处设置瓦斯传感器1个;采用串联通风的采煤工作面,被串工作面的进风巷10-15米处设置瓦斯传感器1个;有专用排瓦斯巷道的工作面,必须在专用排瓦斯靠近回风巷10-15米处设置瓦斯传感器。以上为虚拟实训平台自带的已定义好的虚拟测点,考虑到系统扩展性,支持自定义各类模拟量和开关量传感器的定义。修改数据库中的表t_point即可实现。其中tpointNo为定义测点编号,fzID为定义分站号,lxID为定义传感器测点类型,dwID为定义传感器量产单位,Val为虚拟数据初始值,Wave为虚拟数据波动比例。(2)测点定义正确性验证。当用户对已有的测点定义完毕,需要虚拟实训平台对其正确性进行验证,而验证其正确性的依据是《AQ1029-2007》。如:工作面及上隅角瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1.5%,复电值应<1%;回风巷的瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1%,复电值应<1%等。
5结语
煤矿安全监控系统作为井下安全避险六大系统最重要的一个,本文设计的虚拟实训平台能让学生充分利用所学的知识对安全监控软件进行参数配置和测点定义,并能智能验证参数设置的正确性,目前该系统已经上线用于教学,并取得较好的教学效果。
作者:刘方涛 任亮 单位: 重庆工程职业技术学院
