摘 要：随着科技的不断发展，计算机开发技术广泛的应用，在煤矿的生产中有着重要的作用。虽然我国煤矿资源丰富，但是地质条件极其复杂，在采矿的过程中经常会出现一些安全事故，导致井下人员的伤亡。本文结合了煤矿安全生产的现状，探讨了计算机嵌入式系统在煤矿安全生产中的实现与应用。（本文原刊于煤矿开采2013年）

关键词：计算机；软件开发；技术；井下作业；煤矿；应用

随着计算机技术的不断发展，在煤矿的井下生产安全监控中起到了非常重要的作用。虽然科技水平的提升使煤矿机械化的程度提高很多，但是在长期运行中会出现很多问题，必然会产生安全隐患。计算机嵌入式系统能够实现对煤矿生产的远程的监控和运行状态的动态跟踪，很大程度上提高了煤矿生产的安全性。

1 计算机技术对煤矿安全生产的影响

1.1 煤矿安全生产现状

随着煤矿事业的不断发展，在煤矿的生产中一定要保证安全质量，加强防护措施，采用先进的监控系统改善当前煤矿生产中的难题。虽然煤矿生产和管理基本实现了自动化，但是还是存在很多的事故，这就暴露了在技术和措施上的不足。由于煤矿的生产环境比较复杂，在生产和管理的过程中难度很大，所以存在很大的安全隐患。特别实在瓦斯防治、冲击地压等技术处理上还有待加强，而且井下与井上之间的通信不是很紧凑，导致一些紧急的情况不能及时的处理。同时在矿井事业中缺乏专业的人才，在矿区的管理和生产中的工作人员技能水平很低，在信息化的时代，综合型人才是企业所稀缺的，然而对于大多数的煤矿企业中，这也是面临的难题之一。因为只有不断加强煤矿企业的内部管理，制定基本的生产准则，在安全、技术上都要达到生产的要求，这样才能带到企业的快速发展。

1.2 存在的主要问题

随着技术的不断进步，计算机嵌入式系统已经广泛的应用煤矿生产中各个环节当中，比如电牵引采煤机的自动化控制、通信系统以及环境的安全监测。在煤矿的井下生产的安全问题是施工中的重点难题，目前对井下安全监测有很多种方法，虽然种类结构不同，但是其基本原理和功能相差不大，井下的安全监测系统一般包括传感器、分站点、监控中心和相应的传输设备这些组成，这些部分相互联系，缺一不可，完成信息的采集、传输等功能。 在进行井下状态检查时，主要对一氧化碳体积分数、进风以及回风的速度进行实时的采集，然后传递给传感器。对于传感器包含很多种，像一氧化碳传感器、温度传感器、风速传感器等，这些都是在矿井安全生产中的重要设备。

2 计算机嵌入式系统功能模块

计算机嵌入式系统主要包括工控计算机、数据库模块以及通讯模块等，嵌入式系统主要在煤矿的设备当中使用，使这些设备具备高度的智能化，完善了系统的功能，增加了设备运行的可靠性。

2.1 通讯模块

数据采集仪将采集到的数据存放到存储器当中，需要通过在通讯模块的作用下传到上位机系统。通讯模块能够与局域网网络联系进行信息技术操纵。这种系统能够利用在生产中所用的网络设备，为系统扩展应用技术，这样可以减少很多设备资源的使用。同时，信息传输的过程中采取一般的网络通讯协议能够保证信息在传输的过程中的及时和精准性。通讯模块采用光纤的原料提高了信息的传输速度，在传输的过程中误码低于8，而且外界因素也不会对该模块起到任何的干扰，确保了信息通讯的可靠性。在通讯网络中的使用权限很广泛，一般的TCP/IP在局域网或者计算机的通讯功能中作为基础的技术，只要满足网络的传输要求，就可以实现对煤矿生产信息的在线传输。在多数试验装置的数据传输采用逐点传送或者批处理传送的手段，通过数据通讯线将瞬时值传给D/A，然后会产生相应的信号源。在国内像北京维特MRT—02B由于幅频特性很差，对于谐波叠加和变频试验不能够进行非定量的测量，所以在输出的数据与设定的参数值有一定的误差。国外的试验装置不管在任何频率下它的点数都很固定，一般都是每周输送256点，幅频特性很好，所以产生的误差就很小。因为在20次谐波的时候，其误差值在3%一下，所以很适合做单频率试验。

2.2 数据库的建立

数据库是对相关联的数据进行集合成的资源系统，在数据库的系统设计中主要有空间数据库和属性数据库两方面。空间数据库的特点就是容量大，能够快速的查询到所需要的数据，同时还能够对数据进行修改，但是它的模型很复杂，在整个数据库中按照不同的关系等级分为了几个数据层。平台数据库中就会以数据库格式存储设备的运行信息，属性信息全部存储在数据库中，而且有对应的空间数据。在数据库中二者是不可分割的，通过二者之间的相互联系维持数据库整个系统的运行。

2.3 浏览电子系统结构

浏览电子系统主要是接收测量的数据，然后进行动态的分析，对于矿区的管理信息可操作性强，而且具备了浏览器、服务器以及数据处理等系统，在这种系统的作用下主要的功能包括以下三个方面：①数据库服务层。数据库服务层是对接收的数据进行整合，由windows NT服务引擎提供的技术支持，减少了用户的操作时间，可以快速的浏览煤矿的生产管理信息，所以该服务层的安全、可靠性非常的高。②应用服务层。应用服务层主要是由WESGIS组成，实在数据服务层的下一步骤，但是所有的操作平台以及技术都是与数据服务层是一样的。③浏览器层。浏览层是将最后的处理信息通过显示器显示出来，所有的矿区信息都要经过传送、处理最终达到浏览层。所以浏览层能够方面用户的查询、浏览，而且操作上很简单。

3 计算机嵌入式系统在煤矿生产中的功能实现

计算机嵌入式系统在煤矿监控系统中的应用能够达到自动化、智能化、信息化的技术水准，是我国煤矿事业中必备的重要手段，对于企业在生产中的安全防护有重要的意义，适应于各种矿井的使用。其中主要系统就是地面中心站，由计算机系统控制，主体的控制程序为由主机—各分站点—传感器。中心站主要负责采集各分站的信息，然后在计算机系统中进行处理，能够在瓦斯等爆炸性气体中使用。监控系统的主要是通过地面的监控主机对于在矿井底下的分站点不断的进行信息的交流，分站点将不同时间段采集的每个传感器的数据传到主机，然后在地面的监控主机设定一个规定的参数作为报警的最大额度，主机对于分站点的数据进行处理，当传到主机的数据高于设定的报警参数时，监控主机以及传感器就会发出报警信号，传感器的报警的指示灯也会闪烁，提醒施工人员加以注意，在监控主机的屏幕上会显示矿井下报警传感器的时间地点，然后锁定事故的地点。对于程序而言最重要的就是接口的定义，用户在配置文件的过程中就能够实现不同的切换。系统的试验测试一般都是采用二分法自动寻找动作边界，然后得到相应的数据结果，可以将他们在屏幕上绘制测试点，利于分析处理。由于很多的试验装置不够全面，不能利用智能拟合的方法测绘，所以对于动作阻抗的数值不能测定出来，导致结果的误差不能确定。

总而言之，随着计算机软嵌入式系统的不断应用，会给企业带来更多的经济效益，但是在我国矿井的安全监测管理中还是处于发展阶段，在实际的操纵过程中存在很多问题，通过在计算机嵌入式技术的基础上实现了数据的传输与在线的监控，所以在很大程度上提高了生产的安全性，给企业安全、可靠生产带来了保障。（本文原刊于煤矿开采2013年）

参考文献

[1]楼杨；王广龙；陈建辉；郭晓冉；朱建峰；；基于PowerPC的嵌入式设备数据采集接口的设计与实现[J]；仪表技术与传感器；2011年06期

[2]张春平；戴青云；；嵌入式系统及其发展前景[J]；石家庄职业技术学院学报；2006年04期

[3]王成义，薛庆军，崔建明；基于嵌入式计算机系统的人防警报控制系统设计[J]；青岛大学学报（工程技术版）；2003年04期

作者简介

于兰兰（1980-），女，山东烟台人，硕士研究生，讲师，研究方向为自动控制与信号处理。

孟天星（1968-），女，，河北辛集市，硕士研究生，副教授，研究方向为过程控制与电机拖动。