矿井主通风机在线监测系统毕业设计论文[管理资料]

摘要
矿井主通风机向井下提供新鲜风流，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量符合国家安全卫生标准，行成良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，它在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。

本矿井主通风机在线监测系统用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。

系统可分为参数监测、数据通信与计算机数据处理与管理等部分,能对通风机的性能参数进行存储和管理、生成报表和绘制曲线，以帮助管理人员动态了解通风机的性能，对性能不能满足要求的通风机及时停止和更换，保证煤矿安全生产。

系统采用c# WinForm+SQL Server2000开发，界面简洁美观，功能齐全，能满足一般矿井的需求。

关键词：数据通信，矿井，主通风机，监测系统
Abstract
The main mine ventilator on-line monitoring system provides fresh air flow to the underground mine to dilute and discharge of toxic under mine, suffocating and explosive gases and dust to ensure the quality of underground air flow in line with national safety and health standards, to line into a good working environment, to prevent all kinds of injuries and explosions accident . It always plays a very important role in mine construction and production.
The main mine ventilator on-line monitoring system is used for gathering and processing the performance parameters of the main mine system can be divided into parameter monitoring, data communications and computer data processing and management performance parameters can be stored and managed, can be used to generate reports, and can be draw curves to help managers understand the dynamic performance of fans to stop and change those that can not meet the requirements timely to ensure safety production in coal mines.
This system is developed using c # WinForm + SQL Server2000 with the simple and beautiful interface and complete functions,so that it can meet the needs of the general mine.
Key words: data communication, mine ,main ventilator ,monitoring system
目录
1 前言 (1)
课题研究的背景 (1)
国内外研究现状 (1)
主要研究内容 (3)
2 系统规划 (5)
(5)
(6)
3 系统分析与设计 (10)
系统分析 (10)
系统设计 (13)
4 系统实现 (25)
系统解决方案的选择 (25)
编码规范 (29)
程序设计规范 (30)
功能模块实现 (31)
5 系统测试与运行 (37)
(37)
系统运行和评价 (38)
6 开发中所遇问题与开发总结 (41)
开发中所遇问题 (41)
开发总结与展望 (41)
致谢 (43)
参考文献 (44)
附录1 外文原文 (45)
附录2 中文译文 (52)
1 前言
课题研究的背景
在井工采煤中，矿井通风是矿井生产系统的一个重要组成部分，只有在当矿井内建立与地面近似的大气条件时，采掘工作才能大规模地在深部进行。

煤矿事故的70%以上是由于通风设备故障、通风管理不善造成的，因此加强通风管理，提高通风机效率，确保风机安全、经济、高效势在必行，广泛实施煤矿主要通风机性能监测具有极其重要的意义。

具有“矿井肺脏”之称的主通风机是矿井四大固定设备之一，担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流、确保矿井安全生产的重任。

主通风机由于功率大，且昼夜连续运转，因而耗能很大。

据统计，主通风机的耗电量约占全矿总耗电量的15%～20%，有的高达30%以上。

因此，对生产部门来说，及时准确地掌握主通风机的运转特性，在保障安全生产和提高经济效益两个方面都有十分重要的意义。

通过对煤矿行业的安检设备的调查研究，笔者设计了一套矿井主通风机在线监测系统与通讯系统，解决了煤矿恶劣条件下的通风机性能在线监测的关键技术难题，实现了通风机性能在线监测和性能曲线的定期测定，从而实现对通风机运行状态的动态管理。

国内外研究现状
近年来，许多学校、科研院所研制出了多种主通风机的监测、监控和故障诊断系统或仪器仪表，并通过许多单位的试验，在现场应用中取得了良好的效果。

中国矿业大学胡亚非教授等人研制的矿井主通风机性能在线监测与通
讯系统，方法新颖独特，其风量的监测方法解决了矿井恶劣通风条件下，在线监测风流含尘、潮湿、脉动、可靠性及准确性差的关键技术难题，提高了矿井通风设备自动化、科学化管理水平。

该系统可以进行主通风机性能参数的在线监测、通风机性能曲线的定期测定、可实现通风机房与机电科、通风科、调度室等管理部门的通讯联网。

计算机操作界面友好，可以查看历史记录，按需打印监测结果。

该系统在兖州矿务局鲍店煤矿南北风井、济宁二号煤矿中央风井、济宁许厂煤矿、山东里彦煤矿投入使用，至今系统性能可靠、功能较全，在国内矿井主通风机在线监测监控方面处于前列。

此外，煤科总院上海分院、山西矿业学院、辽宁工程技术大学、西安矿业学院等科研机构和学校也都研制出不同的矿井主通风机在线监测监控系统，经应用也都取得了良好的效果。

随着科学技术的发展，科技人员的不断努力，矿井主通风机在线监测监控系统取得了一定的成绩，但也明显存在一些不足：
（1）矿井主通风机在线监测监控主要处在监测水平，其控制能力很弱。

对主通风机的控制和故障诊断基本上还处在研究阶段；
（2）矿井主通风机在线监测监控的可靠性有待进一步提高;
（3）矿井主通风机在线监测监控是一个较独立的系统，未与整个矿井通风系统、整个煤矿管理系统取得协调的联系。

针对以上不足，为了进一步提高煤矿自动化管理水平，提高生产的安全程度，降低工人劳动强度，我们认为矿井主通风机在线监测监控应在如下几个方面发展：
（1）矿井主通风机故障诊断智能化
在科研人员的的努力下，应用人工神经网络、模式识别计算机技术的只能故障诊断系统将逐渐发展，其在风机故障诊断中的应用也会越来越广。

可以预见，基于知识的信号只能分析技术与智能化诊断是风机故障诊断的重要发展方向。

（2）矿井主通风机可控制化、控制智能化
目前，我国已有的通风机监控系统主要是监测功能，实时反映通风机的工况，而未充分发挥其控制功能。

随着机械执行机构可靠性的提高，以及材料技术、传感器及测试技术、计算机硬件软件技术、通讯技术、人工智能技术等先进技术的发展和应用，必然促进矿井主通风机控制系统的智能化的发展和广泛应用。

（3）矿井主通风机在监测监控系统与整个矿井系统的协调
矿井主通风机在线监测系统还应和整个矿井计算机监控系统联网进行通讯，能够实时将监测结果传输到主控室或总工室，并接受执行从主控室或总工室传来的指令。

矿井主通风机在线监控系统还可以建成一个网站，作为整个企业网的一部分负责风机房及相应部分的监控和管理。

主要研究内容
矿井主通风机在线监测系统是为了实现主通风性能参数监测的自动化和数据管理的简便化，用集中的数据库把各种信息集中，形成统一的信息源。

友好的用户界面，齐全人性化的功能，使得管理人员摆脱繁重的工作，使得数据处理的效率大大提高。

本系统主要分为以下几个模块：登录模块：登录子系统区分管理员和普通用户这两种不同身份，根据不同身份给出不同的权限。

用户管理模块：添加修改系统用户的信息，并且可以赋予用户不同的权限。

报表管理模块：生成主通风机性能参数报表并打印。

系统设置模块：设置矿井的信息以及常量。

数据转储模块：实现数据的转储和恢复。

数据通信模块：实现数据的接收和存储。

2 系统规划
通过对现行系统的管理水平、原始数据的精确程度、各级领导对开发新的管理系统是否有比较清楚地认识和积极的态度、部门级别中是否能够抽调出比较精通本行业管理业务并且对本单位存在问题有深刻理解的相关人员等内容的详细调查，从而获得软件开发的基础，确定总体设计的限制条件，确认软件测试的具体要求，定义详细的功能模块，以求达到协助系统开发的目的。

（1）系统功能
根据煤矿的实际情况，矿井主通风机在线监测与无线通讯集成系统用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。

系统可分为参数监测、数据通信与计算机数据处理与管理等部分组成。

（2）系统目标
本系统主要实现如下的目标：
建立规范的数据管理模式，使数据管理人员从繁忙的手工记录、统计报表工作中解脱出来，提高工作效率，减少人为差错；
实现信息共享，相互之间的信息传递要准确、快捷和顺畅；
系统界面美观友好，键盘操作，快速响应；
信息查询方便、快捷、准确，数据存储安全可靠；
系统最大限度的实现易安装性、易维护性和易操作性；
系统维护方便可靠，运行稳定，满足实用性、先进性的要求。

. 2 系统功能结构图。

系统功能结构图
系统的可行性研究是在对现系统调查、研究的基础上，从技术可行性、经济可行性、社会可行性三个方面进行分析，论证库存管理信息系统建设的必要性和可能性。

每个系统在开发之前，都要对系统的可行性进行研究，分析其利弊，并由此得出结论，该系统是否在各个方面行得通可以开发。

可行性研究是开发软件必需的一步，它的目的是用最小的代价在尽可能短
的时间内确定问题是否能够解决，只有系统研究可行才能对该系统进行开发。

技术可行性分析
结构化系统开发方法是开发方法中应用最普遍、最成熟的一种。

其基本思想是：先将整个信息系统开发过程划分为若干个相对独立的阶段，如系统规划、系统分析、系统设计、系统实施等。

在前三个阶段坚持自顶向下地对系统进行结构化划分。

在系统调查时，应从最顶层的管理业务入手，逐步深入基层。

在系统分析，提出新系统方案和系统设计时，应从宏观整体考虑入手，先考虑系统的整体优化，然后再考虑局部优化问题。

在系统实施阶段，则应坚持自底向上地逐步实施。

也就是说，组织人力从基层的模块做起（编程），然后按照系统设计的结构，将模块一个个拼接到一起进行调试，自底向上构成整体系统。

结构化系统开发方法的突出优点是它强调系统开发过程的整体性和全局性,强调在整体优化的前提下来考虑具体的分析设计问题,即自顶向下的观点。

它强调的另一个观点是严格的区分开发阶段，强调一步一步严格地进行系统分析与设计，每一步工作都及时地总结，发现问题及时地反馈和纠正，这种方法避免了开发过程的混乱状态，是一种目前广泛被采用的系统开发方法。

所以，本系统采用结构化系统分析方法。

新系统操作系统采用Windows XP，数据库系统为SQL Server 2000版本，采用专业的开发工具Erwin作为前端开发软件。

在开发技术上具有如下的特点和功能。

采用面向对象的程序设计，CA ERwin是功能强大、易于使用的数据库设计工具。

它为设计、生成、维护高水平的数据库应用程序提供了非凡的工作效率。

从描述信息需求和商务规则的逻辑模型，到针对特
定目标数据库优化的物理模型，ERwin帮助您可视化地确定合理的结构、关键元素，并优化数据库。

ERwin不仅是数据库设计工具，同时还是一个功能强大的数据库开发工具，能为所有主流的数据库自动生成数据库表和成千上万条存储过程和触发器代码。

其突破性的完全比较技术，允许迭代开发，随时把模型与您的数据库同步。

把数据库与领先的开发环境集成在一起，ERwin同样能加速以数据为中心的应用开发。

在技术方面，优秀的开发平台和开发语言为整个系统提供了强有力的保证，加上优秀的开发人员和完善的开发环境，为系统的顺利开发提供了技术保证。

本系统从采矿企业的实际出发，涉及到的技术因素有：系统开发方法，采用面向对象设计方法的理论和操作面向对象的设计软件，这方面的知识在平时都学过，所以在开发技术上不存在什么问题。

数据库技术，本系统采用的是SQL Server 2000数据库，数据库操作不是很复杂并且数据库系统稳定性高，所以在这一方面也没有太多的问题。

因此该系统具有技术可行性。

一个系统投入生产和使用，必须在其经济条件允许以及有效益的情况下才有价值。

本系统是在现有计算机硬件设备和软件环境下即可运行的系统，不需要新的运行环境投入，因此投入资金减少了很大部分。

大多中小企业原来是用手工作业的方式进行数据管理和文档处理，费时耗力。

如果现在采用了数据库电脑化管理，有效地提高了库存管理的质量和速度，而且改进了低效的工作环节，由计算机代替人完成一系列简单的重复性工作，可节约大量的时间去思考全局性的问题，并带来可观的经济效益和管理效益，提高公司的声誉，带来更多的无形资产。

公司的系统
操作人员都具备简单的电脑操作知识，经过简单的培训能够具备管理系统操作的能力，费用的投入也不大，但效益的回报却是不断增加的。

因此，新系统的开发在经济上是可行的。

社会可行性分析
新系统的社会可行性所要考虑的问题是组织内外是否具备接受和使用新系统的条件，如系统实施以后，能否有效的处理问题，是否对组织机构产生大的影响，是否会遇到大的障碍，用户对本系统的界面是否满意等。

新系统目标是根据用户的要求来确定的且对现行组织机构无太大的影响，该企业内部领导和员工接受从手工操作到人机系统的转变。

因此，新系统具有社会可行性。

3 系统分析与设计
系统分析
系统分析也称新系统逻辑设计，是根据企业的具体情况和用户的具体要求，对新系统的各种方案和设想进行探索、研究、分析、比较和判断，确定新系统的逻辑功能，用结构化分析与设计的方法来得到一个优化的新系统逻辑模型。

数据流程图
数据流程图是系统开发的核心技术，是新系统逻辑模型的主要成分，它在逻辑上精确地描述出新系统中数据的输入、处理、存储和输出的整个过程。

在对现系统调查的基础上，根据新系统的目标和功能，并结合用户的需求，画出新系统的数据流程图（Data Flow Diagram简称DFD）。

通过DFD的各种符号来形象地表现出新系统的输入、输出、存储、处理及各部分相关联的概貌和细节。

本系统主要模块是数据管理模块，该模块主要是生成各种报表。

数据字典
数据字典的内容有：数据元素、数据流、数据存储、数据处理及外部实体。

它们按特定的格式记录下来，以备随时查阅和修改。

只有将数据流图和数据字典放在一起，才能实现新系统的逻辑设计，使新系统模型较之以前更加明确，同时它还会成为将来系统运行与维护的依据。

数据字典的每种条目有若干张组成，本系统各种条目数量很多，以下仅从每种条目中选出部分，其余与选出的条目基本相同。

数据流程图
(1) 数据元素条目
数据元素是数据流的基本成分，在本系统中是指字段，它是组成数据流存储的最小单位，它的内容包括数据元素的编号、名称、说明，以及数据元素的别名、取值范围、长度，与该数据元素有关的数据流、数据存储、处理等。

数据元素条目——矿井编号
(2) 数据流条目
数据流条目是用来对DFD 中的数据流定义，主要是定义系统的输入与输出数据流，定义的内容包括数据流的编号、名称、说明、来源、去向和原始数据
数据流的结构。

数据流条目——性能参数
(3) 数据存储条目
数据存储条目用来定义DFD中的存储，其定义内容包括存储的编号、名称、说明、存储中数据的来源与去向、数据的结构以及存储容量。

数据存储条目——数据报表
(4) 处理过程条目
处理过程条目主要用来定义数据处理的内容，其定义内容包括数据处理的名称、说明，数据处理的输入、处理、输出，其处理要求准确定义处理逻辑的功能。

处理过程条目——采集的数据存入数据库
(5) 外部实体条目
外部实体条目的内容包括外部实体的名称、说明、从外部实体输入的数据流，输出到外部实体的数据流。

外部实体条目——数据管理人员
系统设计
系统设计阶段的主要任务是从系统本身的总体目标出发，根据系统分析阶段对系统逻辑功能的要求，并考虑到经济、技术和运行环境等方面的条件，确定系统的总体结构和系统各组成部分的技术方案，合理选择计算机和通信的软、硬件设备，提出系统的实施计划，确保总体目标的实现。

系统设计包括总体结构设计和详细设计。

这个阶段的主要目标是将系统分析阶段所提出的反映了用户信息需求的系统逻辑方案转换成基于计算
机与通信相通的物理（技术）方案。

系统功能模块设计
（1）系统设置模块的设计
设计思路：系统登录运行后，操作人员对系统参数进行相关设置，主要有矿井监测点信息设置以及常量设置部分。

该模块的主要功能是：设置监测点信息和常量，便于数据的处理以及报表生成。

系统设置模块操作流程图
（2）数据通信模块的设计
设计思路：系统登录运行后，操作人员对串口通信参数进行相关设置，打开串口进行数据的接收，并将数据存入数据库。

该模块的主要功能是：接收反映通风机性能的数据，为管理模块的数据处理做准备。

数据通信模块操作流程图
（3）报表生成模块的设计
设计思路：系统登录运行后，操作人员选择矿井号、日期，然后点击生成，就可以生成报表，并可选择是否打印。

该模块的主要功能是：报表生成和打印。

主要界面设计
（1）主操作界面
此界面是用户登录成功进入的页面，用户在此界面可点击相应按钮进入各个子功能模块，。

报表生成模块操作流程图
主操作界面
（2）数据通信界面
此界面是用户点击主操作界面上的数据通信菜单进入的页面，主要用来打开通信端口并接收数据，。

点击生成 开始
选择相关参数
成功？
Y
打印报表 成功？
N
结束
Y
排除错误
N
排除错误
数据通信界面
（3）系统设置界面
此界面是用户点击主操作界面上的系统设置菜单进入的页面，主要用来设置矿井信息和常量，。

系统设置界面
（4）数据管理界面
此界面是用户点击主操作界面上的数据管理菜单进入的页面，主要用来转储和恢复数据，。

数据管理界面
（5）主通风机测量状态参数表界面
此界面是用户点击主操作界面上的日常操作菜单下的主通风机测量状态参数表子菜单进入的页面，主要用来生成和打印报表，。

数据库设计
数据库是企业信息的核心，其应用水平的高低直接影响到企业管理水平。

选择了一个高性能的数据库产品不等于就有一个好的数据库应用系统，如果数据库系统设计不合理，不仅会增加客户端和服务器端程序的编程和维护的难度，而且还会影响系统实际运行的性能。

一般来讲，在一个管理信息系统的分析、设计、测试和试运行阶段，因为数据量较小，设计人员和测试人员往往只注意到功能的实现，而很少会注意到性能的不足，等到系统投入实际运行一段时间后，才发现系统的性能在降低，这时再来考虑提高系统性能则要花费更多的人力、物力，而其最终结果就是给整个系统又打上了一个补丁，所以设计阶段是优化的重点。

数据库设计是建立一个应用程序最重要的一步。

一个好的数据库结构和文件设计可以使系统在已有的条件下具有处理速度快，占用存储空间少，操作处理过程简单，查找容易，系统开销和费用低等特点。

本系统采用SQLServer 2000数据库，数据库名称为Project_db。

数据库中包含8张表，。

UserInfo（用户信息表）
Kj_Info（矿井信息表）
Const（常量）
Com_name（企业名称）
Test_Data（测出数据表）
Rawd_table（原始数据表）
Test_Status（测量状态表）
使用ERWin建立物理模型
首先简单介绍一下建模工具ERWin——它是用来建立实体-关系(E-R)模型，是关系数据库应用开发的优秀CASE工具。

ERwin可以方便地构造实体和联系，表达实体间的各种约束关系，并根据模板创建相应的存储过程、包、触发器、角色等，还可编写相应的PB扩展属性，如编辑样式、显示风格、有效性验证规则等。

ERwin可以实现将已建好的ER模型到数据库物理
设计的转换，即可在多种数据库服务器（如Sql Server）上自动生成库结构，提高了数据库的开发效率。

STest_Status（标准状态表）
字段名中文描述类型长度是否为空备注T_times 测定次数Int 4 否PK
Kj_No 矿井号Int 4 否PK
T_time 测定时间Datetime 8 否PK
fj_fl 风机风量numeric 5 否
fj_jp 风机静压numeric 5 否
fj_qp 风机全压numeric 5 否
in_power 输入功率numeric 5 否
jp_power 静压功率numeric 5 否
qp_power 全压功率numeric 5 否
jp_eff 静压效率numeric 5 否
qp_eff 全压效率numeric 5 否
ERwin主要用来建立数据库的概念模型和物理模型。

它能用图形化的方式，描述出实体、联系及实体的属性。

ERwin支持IDEF1X方法。

通过使用ERwin建模工具自动生成、更改和分析IDEF1X模型，不仅能得到优秀的业务功能和数据需求模型，而且可以实现从IDEF1X模型到数据物理设计的转变。

测出数据-原始数据关系图
测出数据-测量状态关系图测出数据-标准状态关系图
用户信息、公司名称图
4 系统实现
在系统分析和系统设计阶段，系统开发工作主要是集中在逻辑、功能和技术设计上，工作成果是以各种系统分析与设计文档来体现的。

系统实现阶段要继承此前各阶段的工作成果，将技术设计转化为物理实现，因此系统实现的成果是系统分析和设计阶段的结晶。

系统开发工作沿着管理信息系统的生命周期逐渐推进，经过系统分析与设计阶段后便进入到系统实施阶段，这一阶段主要由编码、系统测试、系统安装和新旧系统转换等主要活动构成。

系统解决方案的选择
开发平台
程序设计采用面向对象编程思想。

采用C# 编程语言，Visual Studio .NET 2005平台，数据库采用SQL Server 2000，操作系统环境为Win XP，.NET Framework。

（1）Visual Studio .NET 2005
Visual Studio .NET 是一套完整的开发工具，用于生成 ASP Web 应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。

Visual Basic .NET、Visual C++ .NET、Visual C# .NET 和 Visual J# .NET 全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。

另外，这些语言利用了 .NET Framework 的功能，此框架提供对简化 ASP Web 应用程序和 XML Web services 开发的关键技术的访问。