基于组态王的煤矿安全监测系统软件设计

煤矿

　装备技术　　　　　　　　　煤　炭　工　程　　　　　　　　　2010年第3期　

基于组态王的煤矿安全监测系统软件设计

李琳琳

1,2

,王绪本,高　嵩,曹礼刚

111

(11成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室,四川成都　610059;

21地学核技术四川省重点实验室,四川成都　610059)

　　摘　要:论文将组态王应用于煤矿安全监测系统,制定了基于CAN总线形式的数据通信协议,最终设计并实现了将CAN总线上的环境数据和人员ID读入管控中心的计算机中,进行实时显示和写入到数据库,管理者可以通过组态王进行相关数据的查询。　　关键词:煤矿安全;组态王;CAN总线;ACCESS数据库　　中图分类号:TP273　　文献标识码:B　　文章编号:1671-09590320106203

AsoftwaredesignofcoalmeigLILin-1,2

,,AOSong,CAOLi-gang

11

(lon&InformationTechnologyofMinistryofEducation1,

KeyLabinGeosciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,China610059)

Abstract:KingViewliedincoalminemonitoringsysteminthispaper1TheapplicationprotocolofCANbusisdevelopedandthedataofenvironmentandworkers’IDarecollectedandthenstoredindatabaseifthedatachanges1ManagerscanrealizedataquerythroughKingView1

Keywords:coalminesafety;KingView;CANbus;ACCESSdatabase

　　我国的煤矿安全生产形势严峻,对矿井的监控力度需要进一步加强。本文结合煤矿的实际特点和需要,设计了一个“CAN总线+组态王”形式的煤矿安全监控系统,

CAN总线的引入提高了系统的抗干扰能力和实时传输能力,

组态软件可以直观的实现对人员的管理和对煤矿环境的监测。

1　系统构成及工作原理

本文设计的煤矿安全监测系统改变了传统矿井中的

RS485或RS232通信形式,代之以CAN总线方式,它适应

图1　CAN总线网络拓扑图

当的位置安置温度和瓦斯传感器,传感器采集到数据后,经电路放大和滤波处理后上传给该巷道中的节点微控制器;每个巷道入口处装有RFID读卡器模块,当工人通过时,读卡器记录下该工人携带的RFID的ID号,也上传给对应巷道中的节点控制器,节点控制器将所收到的环境数据和RFID数据实时的传送至CAN网络,集控室计算机通过CAN接口卡接入到网络中,并接收各个节点传来的数据。

于工业监控的恶劣环境,能够满足高抗干扰能力和实时通信能力的要求,符合煤矿安全监控系统的传输要求,其网络拓扑图如图1所示。整个系统是由井下各个监控节点的前端传感器模块、RFID及其读卡器模块、节点微控制器、总线转换接口卡和集控室的计算机组成。

由于系统主要监测对象是各个巷道中的温度和瓦斯等环境数据以及对人员进行管理的RFID数据,

因此在各巷道适　　收稿日期:2009-05-31

　　基金项目:四川省教育厅自然科学重点项目(2006ZD040)

　　作者简介:李琳琳(1980-),女,山东乳山人,讲师,在读博士,现在成都理工大学任教,研究方向为现代信息处理

新技术。

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煤矿

　2010年第3期　　　　　　　　　煤　炭　工　程　　　　　　　　　装备技术　2　系统软件设计

设计采用组态王作为系统的监控软件开发平台,组态王是一款操作简单、使用方便的组态软件,它具有强大的画面开发系统,并支持DDE、OPC等其他外设接口,对于自制的智能仪表通讯,利用其OPC功能实现是一个很好的解决方法。本设计采用了周立功公司的USBCAN1转换接口卡,采用该公司提供的ZOPC_SERVER将CAN总线的数据读入到组态王中,并在组态王中编写脚本文件对所收到的数据进行解析和存储。

字节编号

1-2345-12-

小时组成占用3字节,采集日期由组态王读取系统日期,写在收到的数据之后,写入数据库中;温度数据以‘t’开始,温度传感器模块温度范围为-55～125℃,数据占用1个字节;甲烷浓度数据以‘c’开始,其前端探测器的测量输出范围为300～10000ppm,因此数据占用2个字节;

RFID数据以‘i’开始,其数据内容包括所在巷道号和RFID标签的内容,共计5个字节。

表1　IN_CANDATA字节定义

含　义

接收到的CAN帧序号,从1-255循环顺序递增接收到的CAN帧是否是扩展帧,本设计中为标准帧,此位为0

接收到的CAN帧是否是远程帧,本设计定义为0,即数据帧

接收到的帧当接收到的CAN帧为标准,帧数据长度(字节数)

,其有效的字节数与13-14字节定义的字节数有关

211　数据接收和解析

在OPCSERVER中,对于每个CAN设备的每路CAN,都固定有两个通道,它们的名称分别为In_CANData和Out

_CANData,即输入数据和输出数据。在本设计中采用的标

准帧通信,此时In_CANData通道的长度为30个字节,各字节的定义如表1所示。

CAN,

一是温度数据,二是甲烷浓度数据,RFID据,其通信的格式如表2所示表2　数据域的位定义

15-16

18

19-20

21-22

23-24

25-26

27-28

29-30

温度标志‘t’浓度标志‘c’

RFID标志‘i’

秒秒巷道号

分分

RFID1

小时小时

RFID2

温度值浓度值高位

RFID3

巷道号浓度值低位

33

33巷道号33

333333

212　数据显示

数据显示包括实时显示刷新和调用数据库的历史数据两个部分。其中实时刷新中主要遇到的问题是CAN总线得到的数据为16进制格式,不适合直接用于显示,而且组态王本身没有提供数据进制转换函数,需要用户自定义,该函数命名为my_str2int(Stringmystr),其程序流程图如图2所示。

213　数据存储和查询

21311　数据存储至ACCESS数据库

数据存储方面采用了ACCESS数据库,对于它的访问组态王提供了广泛的函数支持。本设计中结合组态王的特点采用了当有效温度或瓦斯或RFID数据改变时存储,也可以根据实际需要当时间改变时存储,以温度数据的插入为例,其脚本程序如下:

\\本站点\标志位=StrMid(\\本站点\IN_DATA_BAK1,15,2);//取标志位

)//判断是否为温度IF(\\本站点\标志位=“74”

SQLCreateTable(DeviceID1,“温度数据”,“现场温度

图2　数据转换流程图

数据

{

SQLConnect(DeviceID1,“dsn=lilinlin090318;uid=;);//连接数据库pwd=”

信息”);//创建表格“温度数据”

SQLSelect(DeviceID1,

“温度数据”,“现场温度信

);//选择温度数据表息”,“”,“”

\\本站点\巷道号=StrMid(\\本站点\IN_DATA

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煤矿

　装备技术　　　　　　　　　煤　炭　工　程　　　　　　　　　2010年第3期　

_BAK1,25,2);//取巷道号,字符串型

\\本站点\solve_my_str2int=StrMid(\\本站点\IN_DATA_BAK1,21,2);

\\本站点\当时时=my_str2int(\\本站点\solve_my_str2int);//取小时值

\\本站点\solve_my_str2int=StrMid(\\本站点\IN_DATA_BAK1,19,2);

\\本站点\当时分=my_str2int(\\本站点\solve_my_str2int);//取分钟值

\\本站点\solve_my_str2int=StrMid(\\本站点\IN_DATA_BAK1,17,2);

\\本站点\当时秒=my_str2int(\\本站点\solve_my_str2int);//取秒数

\\本站点\采集温度时间=\\本站点\＄日期+

\IN_DATA_BAK1,23,2);

\\本站点\现场温度值=my_str2int(\\本站点\solve_my_str2int);//取温度值

SQLInsert(DeviceID1,

“温度数据”,“现场温度信

);//将所得值插入数据库息”

SQLDisconnect(DeviceID1);//断开与数据库的连接}

21312　数据查询

根据实际需求,数据库的查询可以分为按照巷道号查询和按照RFID的ID号查询两种,所用到的数据查询主要使用的语句为:

Ctrlx1Where=""+"’";

Ctrlx1FetchData();Ctrlx1)+searchmod+"=’"

+searchindex

“”+strfromint(\\本站点\当时时,10)+“:”+

strfromint(\\本站点\当时分,10)+“:”+strfromint(\\本站点\当时秒,10);//打日期标签

\\本站点\solve_my_

str2int=StrMid(\\,其部分查。

图3　组态王软件界面分截图

情况的监测。由于组态王支持多种控制器,因此系统还可以进一步扩展为监控系统,还可以把对煤矿井下设备(例如风机等)的远程控制纳入到系统中来。参考文献:

[1]　卞长弘,宁培松,王晓滨.矿井检测监控系统综述[J].

3　结　语

本文针对与煤矿安全关系紧密的温度和瓦斯浓度的监测和对井下工人流动情况的监测实现了一个基于组态王的煤矿安全监控系统。以CAN总线的形式实现了数据通信,取代了传统的RS485方式,通过对各个节点的数据进行解析,将现场的环境数据和人员ID情况收集、显示、统计,通过组态王与ACCESS数据库的通信实现了对现场情况的实时查询和历史数据查询,为安全事故发生后的救援工作提供第一手资料,提高救援的效率,降低了煤矿安全事故的影响。实验证明,该设计数据通信稳定可靠,所需要的软硬件成本较低,具有很好的实用和推广价值。

本文创新点为采用CAN总线+组态软件监控模式,充分发挥二者优势并有机结合起来,实现对矿井环境及人员

煤炭企业管理,2005,(7):62～63.

[2]　朱志松,龚晓燕.基于CAN总线的SCADA系统电气设计

[J].制造业自动化,2007,29(12):57～58.

[3]　北京亚控自动化软件科技有限公司.Kingview用户使用手册

[M].2004.

[4]　广州周立功单片机发展有限公司.

2008.

ZOPCServer简介[M].

(责任编辑　赵巧芝)

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