基于光纤光栅传感器的矿压在线监测系统软件建模方法
【专利摘要】一种基于光纤光栅传感器的矿压在线监测系统软件建模方法，利用光纤光栅传感器将采集到的井下压力、离层、位移等信号通过光纤和矿用光缆传输给地面的光纤光栅解调仪，解调仪将光信号转换为电信号传输给计算机系统平台的光纤光栅传感器数据分析处理软件。软件主要完成对井下环境数据的格式化处理、存储管理、实时监测、环境分析以及预警。软件在Enlight软件基础之上使用Enlight?SDK进行二次开发来实现与光纤光栅设备的通信和控制。开发平台为Microsoft.NET?Framework4.0以及Microsoft?Visual?Studio2010，数据库管理系统为MySQL，软件开发语言为C#。优点：良好的中文人机交互界面，使煤矿安全人员方便高效实用。对矿山环境实时监测并自动化存储管理矿山环境数据，方便安全人员进行更严谨的科学分析。
【专利说明】基于光纤光栅传感器的矿压在线监测系统软件建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿压在线监测软件的模型建立方法，具体是基于光纤光栅传感技术的矿山环境监测系统的软件方法。
【背景技术】
[0002]目前，基于光纤光栅传感技术的煤矿采掘环境监测系统操作复杂，数据管理和分析能力差以及缺乏对应的计算机管理软件。传感器监测到的信号被光纤光栅解调仪转换成电信号，只能被简单显示，不能满足煤矿安全使用要求。
【发明内容】
[0003]技术问题:为了克服已有问题，提供一种基于光纤光栅传感器的矿压在线监测系统软件的模型建立方法，解决目前传感器监测到的信号被光纤光栅解调仪转换成电信号，只能被简单显示，不能满足煤矿安全使用要求的问题。
[0004]技术方案:本方法的目的通过如下技术方案实现:该系统软件的建模方法按照功能和底层方法对对软件模型进行模块化划分，包括底层通信管理模块、数据流格式化模块、矿山环境实时监测与报警模块、矿山环境数据存储与管理模块、环境分析与预警模块；
[0005]所述的底层通信管理模块，通过对Enlight SDK的二次开发实现软件系统与光纤光栅解调仪的通信，将获得的矿山环境数据稳定高效低错误率的传输给数据流格式化模块；
[0006]所述的数据流格式化模块，将矿山各个光纤光栅传感器数据规范为统一的格式，方便后续模块使用；
[0007]所述的矿山环境实时监测与报警模块，对监测矿山环境的光纤光栅传感器按照位置和类型划分，对任何一个单个的光纤光栅传感器进行单独的实时监控；也可对确定巷道和工作面的一系列传感器进行实时监控显示；光纤光栅传感器按照位置划分到不同采区，同一个采区分为不同的巷道和工作面，在同一个巷道或工作面，又可分为不同类型；
[0008]所述的矿山环境数据存储与管理模块，对软件用户、矿山环境和格式化光纤光栅传感器数据进行存储；使用MySQL数据库管理系统，C#使用AD0.NET对数据库系统进行管理操作；
[0009]所述的环境分析与预警模块，可对单个传感器、整个巷道的传感器或者工作面的光纤光栅传感器的历史数据绘制和分析，可按照巷道传感器与工作面距离进行绘制和分析，最终实现对矿压显现等危险事件进行预警。
[0010]有益效果:由于采用了上述方案，矿山复杂的压力、离层、位移等大量数据，可有效处理、组织并清晰简洁的显示给地面安全工作人员，并可实现井下监测无人操作，大大保障了工作人员的安全，提高煤矿安全管理人员的工作效率。友好的中文人机交互界面，易于上手操作。整个矿山的传感器类型多、数量多、部署复杂，采用此方案可高效率地存储管理光纤光栅传感器数据供查询分析和预警使用，方便人员对井下环境了解和采区措施。解决了目前传感器监测到的信号被光纤光栅解调仪转换成电信号，只能被简单显示，不能满足煤矿安全使用要求的问题。
[0011]优点:本软件建模方法实现了对整个矿山的监测系统的管理控制，对所有传感器信息高效率组织处理，对矿山采掘环境实时监控，对历史数据存储管理，并实现基于传感器数据对井下环境分析和预警的功能。良好的中文人机交互界面，使煤矿安全人员方便高效实用。对矿山环境实时监测并自动化存储管理矿山环境数据，方便安全人员进行更严谨的科学分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明软件建模方法全局流程图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0014]实施例1:计算机使用 windows XP 系统并安装好 Microsoft.NET Framework4.0、Microsoft Visual Studio2010和MySQL，使用C#语言进行开发。该系统软件的建模方法，按照底层通信管理模块、数据流格式化模块、矿山环境实时监测与报警模块、矿山环境数据存储与管理模块、环境分析与预警模块划分，分别进行开发。该系统软件的建模方法包括底层通信管理模块、数据流格式化模块、矿山环境实时监测与报警模块、矿山环境数据存储与管理模块、环境分析与预警模块；
[0015]软件开发语言为C#，开发工具为Microsoft Visual Studio2010，支持运行库为Microsoft.NET Framework4.0,数据库管理系统为MySQL,软件运行环境为Microsoft的Windows XP及以上版本的操作系统。
[0016]所述的底层通信管理模块,使用Enlight SDK进行对Enlight的二次开发，使用EnlightSDK的底层接口实现与光纤光栅解调仪的通信管理；计算机通过超五类双绞线与光纤光栅解调仪连接，使用静态IP和固定的端口 ；IP、端口和数据采集间隔时间在光纤光栅解调仪上设置完毕后，底层通信管理模块通过固定的IP、端口和数据采集间隔时间与光纤光栅解调仪建立连接；对MicronOptics.Enlight.EnlightController类设置的IP、端口 和数据米集间隔时间参数，MicronOptics.Enlight.EnlightController.DataStream.Start ()启动数据接收；所有的传感器数据都在这同一个数据流中，每一个数据包括传感器ID，数值以及附加信息；此模块将这些传感器数据传输给数据流格式化模块；
[0017]所述的数据流格式化模块，每个传感器的ID、名称、类型、部署位置、安全范围等信息由人工输入,此模块根据ID将每一个数据包与相关传感器信息对应；对数据分类格式化后，传输给矿山环境实时监测与报警模块和矿山环境数据存储与管理模块；
[0018]所述的矿山环境实时监测与报警模块，此模块将获得的光纤光栅传感器数据实时显示在计算机上，方便工作人员实时查看；所有光纤光栅传感器按照类型划分，有光纤光栅液压盘式锚杆测力计、光纤式多段测力锚杆、光纤式地应力传感器、光纤式离层位移计和光纤式工作阻力传感器；光纤光栅传感器类型随时可以人工输入增加修改或删除；光纤光栅传感器按照位置划分，首先是采区或带区、再是工作面和巷道，还有每个光纤光栅传感器距离准备巷道或者工作面两端的距离；此模块可实时显示单个光纤光栅传感器数据或者同时实时显不多个光纤光栅传感器数据；也可以显不一整条巷道或工作面上一系列传感器实时数据；任何一个光纤光栅传感器数值超过设定的安全范围，软件都会报警来引起煤矿安全工作人员的注意；
[0019]所述的矿山环境数据存储与管理模块，从数据流格式化模块获得数据，并存储管理；此模块使用的数据库管理系统是MySQL，C#语言使用AD0.NET对数据库系统进行管理操作；具体数据库表设计如下:
[0020]光纤光栅传感器数值表(sensordata):
【权利要求】
1.一种基于光纤光栅传感器的矿压在线监测系统软件建模方法，其特征在于:按照功能和底层方法对对软件模型进行模块化划分，包括底层通信管理模块、数据流格式化模块、矿山环境实时监测与报警模块、矿山环境数据存储与管理模块、环境分析与预警模块； 所述的底层通信管理模块，通过对Enlight SDK的二次开发实现软件系统与光纤光栅解调仪的通信，将获得的矿山环境数据稳定高效低错误率的传输给数据流格式化模块；所述的数据流格式化模块，将矿山各个光纤光栅传感器数据规范为统一的格式，方便后续模块使用； 所述的矿山环境实时监测与报警模块，对监测矿山环境的光纤光栅传感器按照位置和类型划分，可对任何一个单个的光纤光栅传感器进行单独的实时监控；也可对确定巷道和工作面的一系列传感器进行实时监控显示；光纤光栅传感器按照位置划分到不同采区，同一个采区分为不同的巷道和工作面，在同一个巷道或工作面，又可分为不同类型； 所述的矿山环境数据存储与管理模块，对软件用户、矿山环境和格式化光纤光栅传感器数据进行存储；使用MySQL数据库管理系统，C#使用AD0.NET对数据库系统进行管理操作； 所述的环境分析与预警模块，可对单个传感器、整个巷道的传感器或者工作面的光纤光栅传感器的历史数据绘制和分析，可按照巷道传感器与工作面距离进行绘制和分析，最终实现对矿压显现等危险事件进行预警。
【文档编号】G06F9/44GK103530128SQ201310513846
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】方新秋, 袁保宁, 刘宗柱, 梁敏富, 刘晓宁, 白刚, 张宇, 任鸣龙 申请人:中国矿业大学