2024年5月10日发(作者：p40pro为啥比mate40pro还贵)

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ＦＬＵＩＤ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．０２，２００８　

文章编号：　１００５－－－－０３２９（２００８）０２—Ｏｏ４０—０３　

煤矿主通风机监测数据远传与联网设计　

王启立，胡亚非。刘颀　

（中国矿业大学，江苏徐州２２１００８）　

摘要：针对煤矿主通风机监测管理与全矿安全监测管理的特点，以不同的方法实现通风机的监测数据的远距离传　

输，并与全矿安全监控网络系统联网与信息共享，促进了通风机监控管理的信息化与网络化。　

关键词：通风机；远传；网络共享　

中图分类号：ＴＵ８３４，３　文献标识码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｎ　Ｌｏｎｇ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｈａｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

Ｄａｔａ　ｆｏｒ　Ｍａｉｎ．ｆａｎ　ｉｎ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　

ＷＡＮＧ　Ｑｉ—ｌｉ，ＨＵ　Ｙａ—ｆｅｉ，ＬＩＵ　Ｑｉ　

（Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１００８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓ—　

ｔｅｒｎ，ｉｔ　ｗｅｒｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｌｏｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｈａｒｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆａｎ　ａｎｄ　ｓａｆｅ　

ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆａｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｆｎａ；ｌｏｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｈａｒｉｎｇ　

１前言　２利用ＲＳ４８５串行通信实现数据远传与共享　

为了提高主通风机的自动化管理水平，多数　

现代工业中利用串行通信实现数据传输是应　

煤矿对主通风机实施了性能参数在线监测，做到　用比较广泛的一种通信方式，其成本低，利用一对　

实时监测、报警与处理。但是由于大多数煤矿的　电话线即可通信。ＲＳ４８５采用差动式传输方式时　

风机房远离全矿监控调度中心，并且由于通风机　

抗噪声能力较好，不加中继器传输距离１２００ｍ，因　

监测系统与安全监控系统之间存在硬件不通用、　

此对于风机房在矿内，与调度中心距离不太远的　

软件不兼容的问题，造成信息不能共享，重复投　

情况下，可以采用串口通信来实现监测数据的远　

入，资源浪费。实现风机房监测数据与调度中心　

传。为了防止信号衰减和加强抗干扰能力，一般　

安全监控系统的信息共享成为亟待解决的问题。　

都增加中继或长线驱动设备，笔者通过增加一对　

笔者结合从事煤矿主通风机的监测监控研究　长线驱动器，实现了６ｋｉｎ距离内的风机房和调度　

的实践经验，根据我国煤矿的具体特点，提出了几　

中心服务器的点对点数据传输。　

种解决通风机房监测数据的远传方法。实现了将　

在硬件上该方案比较简洁，在发送端和接受　

通风机房的监测数据远距离传输到煤矿安全监控　

端配置一对ＲＳ２３２／４８５接口转换和驱动器，通过　

系统与调度中心，实现监测数据的信息共享，便于　

一

对电话线即可将风机房监测数据传输到调度中　

相关管理部门和人员即时掌握主通风机的运行情　

心服务器。该驱动器原理和接线如图ｌ所示。计　

况。针对煤矿在管理水平、地理位置、通信方式上　算机的监测信号（ＲＳ２３２）通过串口（ＣＯＭ１）转换　

的具体情况，可采用不同的方式实现数据远传与　

为ＲＳ４８５信号，传输至调度中心后经过转换为　

信息共享。　

ＲＳ２３２信号经过串口（ＣＯＭ２）输入计算机。　

收稿日期：２ｏｏ７—ｏ３—２１　

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２００８年第３６卷第０２期　流体机械　４１　

图一　＋Ｄ型串口　接Ｒ￥２口３转２／Ｃ换Ａ器Ｎ　ＧＩ１Ｎ）Ｘ５【ＤＶ　ＨＬＧ＋Ｎ５ＶＤ　Ｒ接￥２口３转２，Ｃ换Ａ器Ｎ　Ｄ型串口　

图　

一

ＲＸＤＨ　

ＲＸＤＬ　

图１　串行通信原理及接线示意　

软件设计主要对数据发送程序和接受程序，　

在ＶＢ６．０下，使用串行通信ＭＳＣｏｍｍ控件完成数　

据的发送和接受工作。在发送端，编程主要由控　

件初始化、数据发送组成。初始化包括控件的初　

始设置、端口设置、寄存器设置及握手协议等。把　

监测数据写成待发送的字符串，通过ＭＳＣｏｍｍ控　

件的Ｏｕｔｐｕｔ属性发送数据。　

在接收数据端，编程主要由控件初始化、数据　

接收、数据拆分及显示几部分组成，注意的是发送　

端和接受端串口控件初始化设置要一致。通过对　

通信事件ＭＳＣｏｍｍｌ—ＯｎＣｏｍｍ产生的中断进行判　

断，当ＭＳＣｏｍｍ１．ＣｏｍｍＥｖｅｎｔ的事件为ｃｏｍＥｖＲｅ－　

ｃｅｉｖｅ时，即可接收数据。接收的数据为一字符　

用布置在通风机房的监控分站可实现监测数据传　

输。目前国内所有的监控分站，比如ＫＪ６６、ＫＪ９０、　

ＫＪ６５、ＫＪ２０００等都支持频率信号的输人，因此，结　

合监控分站的特点，开发出一种将监测系统信息　

传输到监测分站数字信号／频率转换器（Ｄ／Ｆ转　

换器），将计算机的数字信号通过转换和放大，转　

换为２００～１０００Ｈｚ的频率信号并将信号传输到监　

测分站中，实现数据联网与信息共享。　

系统的构成如图２所示，计算机的２３２信号　

经过ＲＳ２３２／４８５转换卡转换为ＲＳ４８５信号，该信　

号输人Ｄ／Ｆ转换器中，经过芯片转换为２００～　

１０００Ｈｚ的频率信号。　

对应的变量，就完成了数据的传输和接收工作，由　Ｉ计算机Ｈ

于类似编程在以往已经讨论较多并在相关文献中——

多次出现，这里不再写出其编程代码。　

串，通过特殊的枥－、－心＝Ｅ：符　将其拆分并分别赋值给　：　Ｒ转Ｓ２３换２卡／４　

——　一

转换器　分站Ｈ中心Ｈ部门ｌ　

—一　一　

篙善网　网　

图２分站传输的结构组成　

利用串口通信只能完成点对点的数据传输，

因此，需要将调度中心服务器接收到数据进行共　

享属性设置，允许监测软件通过ＤＤＥ（动态数据　

交换）或ＮＥＴＤＤＥ（网络动态数据交换）的方式访　

问到通风机监测系统的数据，实现共享。　

Ｄ／Ｆ转换器的结构和接线如图３所示，设备　

采用ＡＣ２２０Ｖ电源，转换芯片采用ＤＣ５Ｖ电源，由　

设备自带变压器供电，每个监测数据对应Ｄ／Ｆ转　

换器中的一个通道，每个通道由ＤＡＴＡ＋和ＧＮＤ　

（公共地）组成，每台Ｄ／Ｆ转换器有３６个通道，可　

从应用上来看，在霍州煤电李雅庄矿、晋城寺　以传输３６个监测数据。　

河矿、西山煤电马兰矿等采用了串行通信方法，通　

过电话线完成风机房和调度中　０的数据传输，但　

是这种通信方法受到了距离的限制，一般不超过　

６ｋｍ。另外，串口通信抗强电干扰能力不强，曾经　

有过雷击烧坏ＲＳ２３２／４８５转换器的事故发生，因　

数据发送端的编程主要完成两项工作，一是　

对监测参数进行定义，包括变量名、信号类型、上　

下限、单位、报警值等，这些定义必须和调度中心　

安全监测系统的分站中变量定义一致；二是将监　

测参数转换为十六进制，通过串ＦＩ发送至Ｄ／Ｆ转　

此需要增加避雷设备。　

３利用监控分站实现数据远传与共享　

换器。　

调度中心的数据接收无需编程，只需两个步　

骤即可实现数据接收。第一步定义分站及其监测　

如果通风机房与煤矿调度中心距离较远，不　

适合采用串口通信，也没有铺设通信光缆，那么利　

变量，每个变量的定义必须和风机房计算机定义　

完全一致；第二步通过添加菜单或表格将定义好　

的变量显示出来，通过表格可直观地查看相关数　

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４２　ＦＬＵＩＤ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．０２，２００８　

据。这样，通风机房作为安全监控系统的一个分　个板块，实现了在全矿或者矿务集团内的风机性　

站，风机房的监测信息作为安全监测网络中的一　

能监测和安全监控系统的数据共享。　

ｌ　

ＡＣ　９Ｖ１．５ＡＩＮ　ｏ　ｏＩｏ　ｏ　

Ｊ　１

Ｉ　Ｉ　

　广　ｆ　

ＡＣ　９Ｖ㈣Ｉ．５ＡＩＮ雪萎薹

ＡＣ　９ＶＯ．

９Ｖ　０．５

５ＡＩＮ　

ＡｌＮ　蓉Ｉ蓄　

　

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，＿　、　、，Ｉｎ　＋ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　

ｌ１８　１６１１５１１４ｌ１３ｆ１２ｌ１１　Ｉ１０　９　Ｉ　８　ｌ　７　６　５　ｌ　４　３　２　ｌ　１　ｌ　

ｌ　Ｉ　ｆ。“’Ｉ￣１￣１￣１　＠１＠１ｏ１＠１＠　Ｉ　ｌ　Ｉ　Ｉ　

：蠢２　　惠　董

频率信号输出（通道　９－３６，２００－１０００Ｈｚ）　

ｋ　

　

…～　

泰　罢　昌　

＋＋Ｉ

ｌ

　

　

ｅｌ

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３５Ｉ　

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３４ｌ　

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３３１　

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３２１

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３０１

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￣　Ｉ

２８　２７　Ｉ

　

２６１

ｌ　

２５　２４　２３　

Ｉ

Ｊ

　

２２　２ｌ　２０１

Ｉ　

１９ｆ

ｌ　

　

…　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｆ　ｌ　Ｉ　ｌ　

图３　Ｄ／Ｆ转换器结构及接线示意　

该方案成本低，工作量少，可靠性高，在国内　在风机房计算机监测软件中通过编程实现按给定　

尚属首创。从效果来看，该方案已经成功应用于　时问问断（如１　Ｓ，５ｓ等）向建立在本机上的ＦＴＰ站　

数十个煤矿，通信迅速、数据准确，没有发生一起　点发送数据，监控中心计算机问隔性读取风机房　

故障，解决了通风机房偏远，通信困难的问题。　计算机上ＦＴＰ站点的数据，实现数据共享。按照　

相关监测系统的联网数据交换协议，ＦＴＰ站点通　

４　利用干线式监控网络实现数据远传与共享　

常包括实时数据文件和设备数据说明文档两个文　

件。其中实时数据文件包括两部分，１）文件头，　

基于干线式的智能监控网络已将煤矿安全监　

包括系统设备名称、生成日期、数据个数等；２）数　

控水平提高到一个新的水平。通过光纤直接将风　

据体，包括变量编号、名称、数值、状态等，编程具　

机房计算机作为一个节点接人安全监控系统中，　

体要求因数据交换协议而定。　

这样，可以通过ＮＥＴＤＤＥ（网络动态数据交换）或　

采用ＮＥＴＤＤＥ和ＦＴＰ通过干线式监控网络　

ＦｔＩ＇Ｐ方式将通风机房计算机监控信息与安全监控　

实现数据交换的优点是通讯迅速、抗干扰能力强、　

主机实现数据共享。　

稳定可靠，但前期投人较大，在具备条件的煤矿采　

ＮＥＴＤＤＥ是网络上不同计算机的Ｗｉｎｄｏｗｓ应　

用这种通讯方式是很好的选择。在陕西大佛寺、　

用程序之问的数据交换与通讯形式，支持动态数　

北京前曲台、山东彭庄等煤矿采用这种联网方式，　

据交换的两个或多个程序可以交换信息和命令，　

效果很好。　

使得应用程序之问能够通过网络实现共享数据、　

在远端执行命令及检查错误状态等功能。风机房　

５结语　

计算机将作为Ｓｅｖｅｒ端，监控中心计算机作为ｃｌｉ－　

ｅｎｔ端，按照以下步骤即可实现数据共享：　

煤矿主通风机监测数据的远距离传输与信　

（１）在Ｓｅｖｅｒ端和Ｃｌｉｅｎｔ端通过Ｗｉｎｄｏｗｓ提　

息共享需要结合到各矿安全监测系统模式，并　

供的“ｄｄｅｓｈａｒｅ”命令建立ｄｄｅ连接；　

考虑地理位置、通信方式、成本及可靠性等因　

（２）在Ｓｅｖｅｒ端的监测软件中需要共享的数　

素。就应用的总体情况分析，通过监测分站实　

据所在的窗体设置ｄｄｅ共享的相关属性；　

现通风机房与调度中心的数据传输和信息共享　

（３）在Ｃｌｉｅｎｔ端数据采集窗口各采集通道设　是一种很好的方式，特别对于改造矿井和偏远　

置相关的ｄｄｅ属性。完成以上设置后即可调试，　

矿井，只需要很小的投人就可以实现通风机的　

几乎不需要作编程处理。　

信息化、网络化管理。　

ＫＦＰ是另一种数据共享方式。这种方式下，　

（下转第３０页）　

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３０　ＦＬＵＩＤ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．０２，２００８　

求出与此寿命ｔ相对应的可靠度Ｒ（ｔ）。　

布的三个参数的估计值ａ、ｂ和ｋ。参数估计可采　

＾　

＾　

（￡）＝ｅｘｐ［一（　）　］　（２３）　

用矩估计法、极大似然估计法和线性回归分析法　

ｂ　

求得威布尔分布参数后便可由式（２３）计算出机　

４　２机械密封的寿命预测　

械密封在给定寿命下的可靠度，由式（２４）～（２７）　

表征机械密封寿命的参量主要有平均寿命、　

便可计算出机械密封的平均寿命、可靠寿命、中位　

可靠寿命、中位寿命和特征寿命。　

寿命和特征寿命。　

（１）平均寿命ＭＴＢＦ　

又称为平均无故障工作时间，其值即为无故　

参考文献　

障工作时问７’的数学期望Ｅ（７’），由式（５）可求得　

ＭＴＢＦ。　‘　

［１］　吕康，何玉杰，王春扬．我国机械密封产品现状、技　

术发展趋势及开发方向展望［Ｊ］．化工机械，１９９１，　

ＭＴＢＦ＝口＋ｂＦ［１＋（１／ｋ）］　（２４）　

１８（１）：１８—２２．　

（２）可靠寿命ｔ（Ｒ）　

［２］　Ｆｌｉｔｎｅｙ　Ｒ．Ｋ，Ｎａｕ　Ｂ．Ｓ．Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｅａｌｓ　

可靠寿命指给定可靠度所对应的寿命。对应　

ｉｎ　Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｐｕｍｐｓ［Ａ］．Ｐｍｃ．ｏｆ　１ｌｔｈ　ＩＣＦＳ　

于某一可靠度Ｒ值的可靠寿命ｔ（　）可由式（３）　

［Ｃ］．１９８７．　

求得：　

［３］　王汝美．实用机械密封技术问答（第二版）［Ｍ］．北　

京：中国石化出版社，２００４　

￡（　）＝口＋６（１“去）　（２５）　

［４］　黄亚平，李小瓯，陈志杰，等　机械密封的可靠性研　

（３）中位寿命ｔ（ｏ．５）　

究［Ｊ］、流体机械，２０００，２８（１１）：８－１１．　

当Ｒ：０．５时的可靠寿命即为中位寿命：　

『５　１　Ｓｕｍｍｅｒｓ．Ｓｍｉｔｈ　Ｊ．Ｄ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｌａ　Ｓｅｌａｓ　

ｏｎ　Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　Ｐｕｍｐｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆ　９ｔｈ　ＩＣＦＳ［Ｃ］．　

＾　＾　＾　

ｔ（０．５）＝口＋ｂ（１ｎ２）　（２６）　

１９８１．　

（４）特征寿命ｔ（ｅ　）　

［６］　Ｏｖｏｎ　Ｂｅｆｌｅｌｅ．ｗｈｙ　ｄｏ　Ｓｅａｌｓ　Ｆａｉｌ　Ｕｎｐｒｅｄｉｃｔｂａｌｙ［Ａ］　

当Ｒ＝ｅ　时的可靠寿命即为特征寿命：　

Ｐｍｃ．ｏｆ　１０ｔｈ　ＩＣＦＳ［Ｃ］　１９８４．　

［７］顾永泉著．机械密封实用技术［Ｍ］．北京：机械工业　

￡（ｅ　）＝口＋ｂ　（２７）　

出版社，２００１　

［８］王超，王金　机械可靠性工程［Ｍ］．北京：冶金工业　

５　结语　

出版社，１９９２．　

［９］　李忠华，陈宇．三参数Ｗｅｉｂｕｌ１分布的极大似然估计　

机械密封的可靠性是指机械密封在给定的时　

［Ｊ］．绝缘材料通讯，１９９７，（６）：３０—３３．　

问内、在确定的环境和运行条件下保持有效密封，　

［１０］　张锡清．机械零件可靠性试验数据的参数估计　

使泄漏率低于所规定的指标泄漏率的能力。对机　

［Ｊ］．机械设计，１９９６，（２）：１２—１４．　

械密封进行可靠性分析是保证机械密封安全可靠　

［１１］　贺国芳．可靠性数据的收集与分析［Ｍ］．北京：国　

防工业出版社，１９９５．　

运行，提高其使用寿命的重要手段。石油化工泵　

用机械密封的失效符合威布尔分布，威布尔指数　

作者简介：魏龙（１９７２．），男，副教授，博士研究生，主要从事　

ｋ＝０．７～３．５，多数ｋ＝ｌ～２。对机械密封可靠性　

流体密封与测控技术的研究，通讯地址：２１０００９江苏南京市南京　

试验得到的数据进行参数估计便可得到威布尔分　

工业大学机械与动力工程学院　

（上接第４２页）　

参考文献　

［Ｍ］．清华大学出版社，２００１．７９．８４．　

［４］　肖全兴．矿井通风安全管理预警系统的开发与应　

［１］刘颀，沈建明，胡亚非，等．煤矿主通风机监测参数　

用［Ｊ］．煤矿安全，１９９９，（２）：４３－４５．　

远传的实现［Ｊ］．风机技术，２００４，（３）：４６．５０．　

［２］孙守靖．矿井监测监控技术发展方向展望［Ｊ］．煤，　

作者简介：王启立（１９８０一），博士研究生，主要从事过程机械　

２００５，（１）：３３－３４．　

监控技术科研的工作，通讯地址：２２１００８江苏徐州市徐州中国矿　

［３］　范逸之．利用Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ实现串并行通信技术　

业大学过控系。