CN103670457B - 煤矿综采工作面液压支架实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，该系统主要包括CAN适配器模块、状态实时监控模块、工作面控制模块、历史数据分析模块、数据回放模块和数据转发模块。其通过采用成熟的数据库存储和优化技术，如索引、分区表、存储过程、触发器、作业等对工作面海量数据进行有效存储，满足了对海量数据实时存取和统计分析的实际需求；采用WPF技术实现从数据表到控件的数据绑定，避免了复杂的数据存取和控件刷新等程序处理；同时提供了历史数据分析功能，未来可继续扩展此功能，对工作面采集到的数据进行分类存放，便于将来对数据进行进一步深入的分析。

Description

煤矿综采工作面液压支架实时监控系统

技术领域

本发明属于煤矿综采技术领域，涉及一种液压支架监控系统，具体是一种煤矿综采工作面液压支架实时监控系统的设计。

背景技术

在煤矿综采中，液压支架是井下重要的采掘设备，综采工作面采煤时需要操作液压支架，出于安全性和方便性的考虑，每架综采工作面液压支架均由一台控制器控制各种动作的执行。液压支架控制器之间由架间电缆串联，所有的架间电缆组成了CAN总线，控制器发出的数据能被挂载在CAN总线上的所有其它控制器或设备接收。矿用计算机部署实时监控程序，对CAN总线上的数据或指令进行接收，同时也发出数据或指令到CAN总线。

目前现有的综采工作面液压支架实时监控系统主要实现的功能是监控工作面采煤时液压支架的运行状态，并将实时数据转发到井上控制中心。综采工作面控制器通过CAN总线将推溜行程、立柱压力、煤机位置、支架动作等信息实时发送给矿用计算机，矿用计算机运行综采工作面实时监控程序，将状态信息以柱形图、折线图等图表形式展现出来。

该实时监控系统虽然能在一定时期内满足煤矿的需要，但从未来多工作面、多设备系统集成的现实需要方面来看，主要有以下一些缺点：1、没有建立完善的数据库，不能有效存储和查询数据；2、不能远程进行工作面控制器的参数查询和更新；3、不能远程进行工作面控制器的动作控制；4、不能对数据进行各种统计分析，充分挖掘数据；5、不能回看历史数据，再现历史状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中液压支架监控系统的缺点提供一种煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，该系统能够对工作面进行实时监控并且能够对实时数据信息进行存储。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，包括CAN适配器模块、状态实时监控模块、工作面控制模块、历史数据分析模块、数据回放模块和数据转发模块，所述CAN适配器模块用于接收来自液压支架控制器CAN总线的数据以及发送回传给工作面的数据，所述状态实时监控模块用于展现接收到的工作面状态数据，所述工作面控制模块用于向工作面发出参数设置或动作控制指令，所述历史数据分析模块用于分析在时间段T内接受的数据信息，所述数据回放模块用于模拟实时监控模块，动态重演过去时间段T内的工作面状态信息，所述数据转发模块用于转发工作面数据到上位计算机并接收上位计算机的数据以及发送到CAN适配器模块。

进一步的，所述CAN适配器模块包括CAN通信硬件模块、驱动程序和实时监听线程；所述CAN通信硬件模块用于保证符合CAN2.0协议的数据能被接收；驱动程序用于实现操作系统控制CAN通信硬件模块进行数据收发操作；实时监听线程用于实现工作面实时监控程序实时获取到CAN数据以及发出任意符合CAN2.0协议的数据帧到工作面。

更进一步的，所述CAN适配器模块接收到的数据根据内容分为三类：状态信息、控制信息和其它信息；所述状态信息存入状态信息表，作为状态实时监控模块的数据来源，表示各个时刻各支架的压力、行程和电磁阀状态信息，以及工作面的煤机位置信息；所述控制信息存入控制信息表，用于记录工作面各控制器发出的支架动作指令，并且用于与状态信息表的电磁阀状态数据进行动态比对验证后台各电磁阀状态是否正确，同时还用于工作面端头端尾自动控制；所述其它信息用于存储除状态信息和控制信息的其它数据。

进一步的，所述状态实时监控模块包括界面设计、数据表设计和界面定时刷新；所述界面设计用于完成数据的图形化展示；所述数据表设计用于提供界面显示的实时数据来源；所述界面定时刷新用于实现数据自动刷新的图形界面。

更进一步的，所述工作面状态数据包括：工作面的推溜行程、立柱压力、煤机位置、煤机方向、支架动作状态信息。

进一步的，所述工作面控制模块包括界面设计、配置信息表和控制信息表；所述界面设计用于为工作面控制提供直观的界面；所述配置信息表用于存储工作面控制器的各项参数设置情况；所述控制信息表用于记录工作面控制模块发出的每条参数设置或动作控制指令信息。

更进一步的，所述工作面发出的参数和控制指令包括：工作面自动编址、工作面升级、工作面急停、工作面时间设置、工作面参数设置、工作面端头端尾自动控制、支架单架操作、支架成组操作；所述支架单架操作包括：闭锁、推溜、拉架、起底、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护；所述支架成组操作包括：推溜、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护。

进一步的，所述历史数据分析模块包括界面设计和支架-压力-行程信息表；所述界面设计用于提供统计图表和数据的直观展示界面；所述支架-压力-行程信息表用于记录每个时刻每个支架的行程值和压力值；所述历史数据分析模块分析的内容包括架号-压力数据分析、时刻-压力数据分析、架号-行程数据分析以及时刻-行程数据分析；所述架号-压力数据分析是指在时间段T内工作面所有支架的压力数据范围和变化情况；时刻-压力数据分析是指某一支架在时间段T内的压力数据范围和变化情况；架号-行程数据分析是指在时间段T内工作面所有支架的行程数据范围和变化情况；时刻-行程数据分析是指某一支架在时间段T内的行程数据范围和变化情况。

进一步的，所述数据回放模块包括界面设计、临时数据表、数据更新存储过程、界面刷新定时器；所述界面设计用于提供数据回放的直观展示界面；所述临时数据表用于提供动态展示所需的源数据；所述数据更新存储过程用于实现临时数据表中数据的定时刷新；所述界面刷新定时器用于实现定时刷新界面显示。

进一步的，所述数据转发模块支持三种协议的数据收发，包括：UDP协议、TCP/IP协议和MODBUS协议。

本发明的有益效果：本发明煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，通过采用成熟的数据库存储和优化技术，如索引、分区表、存储过程、触发器、作业等对工作面海量数据进行有效存储，满足了对海量数据实时存取和统计分析的实际需求；采用WPF技术实现从数据表到控件的数据绑定，避免了复杂的数据存取和控件刷新等程序处理；同时提供了历史数据分析功能，未来可继续扩展此功能，对工作面采集到的数据进行分类存放，便于将来对数据进行进一步深入的分析。

附图说明

图1为本发明实施例的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

如图1所示为本发明的实施例的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统的结构框图，其主要包括：CAN适配器模块、状态实时监控模块、工作面控制模块、历史数据分析模块、数据回放模块和数据转发模块，所述CAN适配器模块用于接收来自液压支架控制器CAN总线的数据以及发送回传给工作面的数据，所述状态实时监控模块用于将接收到的工作面状态数据以图形化的方式实时展现出来，所述工作面控制模块用于根据需要向工作面发出参数设置或动作控制指令，所述历史数据分析模块用于分析在时间段T内接受的数据信息，所述数据回放模块用于模拟实施监控模块，动态重演过去时间段T内的工作面状态信息，所述数据转发模块用于转发工作面数据到上位计算机并接收上位计算机的数据以及发送到CAN适配器模块。

本发明煤矿综采工作面液压支架实时监控系统通过完成系统数据库的设计，以及界面与数据逻辑的关联设计，将液压支架控制器的数据经过CAN总线从工作面发给到矿用的上位计算机，计算机通过运行工作面监控程序，对数据进行接收、清洗、存储、显示、转发以及回传等操作，实现了对井下工作的面工作状态的实时监控，并且能够以图形的方式显示工作面状态数据，可以实现对工作面的远程控制，还能够对历史数据进行压力、行程方面的统计分析，更适用于现代化煤矿综采的工作需要。

为了本领域技术人员能够理解并且实施本发明煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，下面将对各个模块进行具体说明：

其中，所述CAN适配器模块包括CAN通信硬件模块、驱动程序和实时监听线程；CAN通信硬件模块保证了符合CAN2.0协议的数据能被接收；驱动程序保证了操作系统可以控制CAN通信硬件进行数据收发操作；实时监听线程保证了工作面实时监控程序可以实时获取到CAN数据，也能保证工作面实时监控程序可以发出任意符合CAN2.0协议的数据帧到工作面。CAN适配器模块接收到的数据根据内容分为三类：状态信息、控制信息和其它信息；所述状态信息存入状态信息表，主要用于状态实时监控模块的数据来源，它描述了各个时刻各支架的压力、行程和电磁阀状态信息，以及工作面的煤机位置信息；控制信息存入控制信息表，主要用于记录工作面各控制器发出的支架动作指令，它可以与状态信息表的电磁阀状态数据进行动态比对，用于后台验证各电磁阀状态是否正确。另外，控制信息还可以用于工作面端头端尾自动控制；其它信息存储了除状态信息和控制信息的其它数据，如参数设置、工作面升级、系统自检等数据，以便以后进行功能扩展和数据查询。

所述状态实时监控模块包括界面设计、数据表设计和界面定时刷新；界面设计完成了数据的图形化展示，数据表设计提供了界面显示的实时数据来源，界面定时刷新实现了数据自动刷新的图形界面。状态实时监控模块主要监控工作面的推溜行程、立柱压力、煤机位置、煤机方向、支架动作状态等信息。

所述工作面控制模块包括界面设计、配置信息表和控制信息表；界面设计为工作面控制提供了直观的界面，配置信息表存储了工作面控制器的各项参数设置情况，控制信息表详细记录了工作面控制模块发出的每条参数设置或动作控制指令信息。工作面控制主要包括工作面自动编址、工作面升级、工作面急停、工作面时间设置、工作面参数设置、工作面端头端尾自动控制、支架单架操作、支架成组操作等具体功能。其中支架单架操作又包括：闭锁、推溜、拉架、起底、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护等；支架成组操作又包括：推溜、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护等。

所述历史数据分析模块包括界面设计和支架-压力-行程信息表；界面设计提供了统计图表和数据的直观展示界面，而支架-压力-行程信息表详细记录了每个时刻每个支架的行程值和压力值。历史数据分析模块包括架号-压力数据分析、时刻-压力数据分析、架号-行程数据分析和时刻-行程数据分析；架号-压力数据分析是指在某一历史时刻工作面所有支架的压力数据范围和变化情况；时刻-压力数据分析是指某一支架在一个时间段内的压力数据范围和变化情况；架号-行程数据分析是指在某一历史时刻工作面所有支架的行程数据范围和变化情况；时刻-行程数据分析是指某一支架在一个时间段内的行程数据范围和变化情况。

所述数据回放模块包括界面设计、临时数据表、数据更新存储过程、界面刷新定时器；界面设计提供了数据回放的直观展示界面，临时数据表提供了动态展示所需的源数据，数据更新存储过程实现了临时数据表中数据的定时刷新，界面刷新定时器实现了定时刷新界面显示。数据回放模块主要回放工作面的推溜行程、立柱压力、煤机位置、煤机方向、支架动作状态等信息。

所述数据转发模块支持三种协议的数据收发：UDP协议、TCP/IP协议和MODBUS协议，在默认状况下使用TCP/IP协议；所述数据转发模块由独立的数据收发线程实现。

Claims (9)

1.煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，包括CAN适配器模块、状态实时监控模块、工作面控制模块、历史数据分析模块、数据回放模块和数据转发模块，所述CAN适配器模块用于接收来自液压支架控制器CAN总线的数据以及发送回传给工作面的数据，所述状态实时监控模块用于展现接收到的工作面状态数据，所述工作面控制模块用于向工作面发出参数设置或动作控制指令，所述历史数据分析模块用于分析在时间段T内接受的数据信息，所述数据回放模块用于模拟实时监控模块，动态重演过去时间段T内的工作面状态信息，所述数据转发模块用于转发工作面数据到上位计算机并接收上位计算机的数据以及发送到CAN适配器模块；

所述历史数据分析模块包括界面设计和支架-压力-行程信息表；所述界面设计用于提供统计图表和数据的直观展示界面；所述支架-压力-行程信息表用于记录每个时刻每个支架的行程值和压力值；所述历史数据分析模块分析的内容包括架号-压力数据分析、时刻-压力数据分析、架号-行程数据分析以及时刻-行程数据分析；所述架号-压力数据分析是指在时间段T内工作面所有支架的压力数据范围和变化情况；时刻-压力数据分析是指某一支架在时间段T内的压力数据范围和变化情况；架号-行程数据分析是指在时间段T内工作面所有支架的行程数据范围和变化情况；时刻-行程数据分析是指某一支架在时间段T内的行程数据范围和变化情况。

2.如权利要求1所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述CAN适配器模块包括CAN通信硬件模块、驱动程序和实时监听线程；所述CAN通信硬件模块用于保证符合CAN2.0协议的数据能被接收；驱动程序用于实现操作系统控制CAN通信硬件模块进行数据收发操作；实时监听线程用于实现工作面实时监控程序实时获取到CAN数据以及发出任意符合CAN2.0协议的数据帧到工作面。

3.如权利要求2所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述CAN适配器模块接收到的数据根据内容分为三类：状态信息、控制信息和其它信息；所述状态信息存入状态信息表，作为状态实时监控模块的数据来源，表示各个时刻各支架的压力、行程和电磁阀状态信息，以及工作面的煤机位置信息；所述控制信息存入控制信息表，用于记录工作面各控制器发出的支架动作指令，并且用于与状态信息表的电磁阀状态数据进行动态比对验证后台各电磁阀状态是否正确，同时还用于工作面端头端尾自动控制；所述其它信息用于存储除状态信息和控制信息的其它数据。

4.如权利要求1所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述状态实时监控模块包括界面设计、数据表设计和界面定时刷新；所述界面设计用于完成数据的图形化展示；所述数据表设计用于提供界面显示的实时数据来源；所述界面定时刷新用于实现数据自动刷新的图形界面。

5.如权利要求4所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述工作面状态数据包括：工作面的推溜行程、立柱压力、煤机位置、煤机方向、支架动作状态信息。

6.如权利要求1所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述工作面控制模块包括界面设计、配置信息表和控制信息表；所述界面设计用于为工作面控制提供直观的界面；所述配置信息表用于存储工作面控制器的各项参数设置情况；所述控制信息表用于记录工作面控制模块发出的每条参数设置或动作控制指令信息。

7.如权利要求6所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述工作面发出的参数和控制指令包括：工作面自动编址、工作面升级、工作面急停、工作面时间设置、工作面参数设置、工作面端头端尾自动控制、支架单架操作、支架成组操作；所述支架单架操作包括：闭锁、推溜、拉架、起底、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护；所述支架成组操作包括：推溜、喷雾、升柱、降柱、收护帮、伸护帮、收平衡、伸平衡、收侧护、伸侧护。

8.如权利要求1至7任一项所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述数据回放模块包括界面设计、临时数据表、数据更新存储过程、界面刷新定时器；所述界面设计用于提供数据回放的直观展示界面；所述临时数据表用于提供动态展示所需的源数据；所述数据更新存储过程用于实现临时数据表中数据的定时刷新；所述界面刷新定时器用于实现定时刷新界面显示。

9.如权利要求1至7任一项所述的煤矿综采工作面液压支架实时监控系统，其特征在于，所述数据转发模块支持三种协议的数据收发，包括：UDP协议、TCP/IP协议和MODBUS协议。