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基于北斗通信的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

文檔作者：晏丹王杰顏鴿來(lái) 文檔來(lái)源：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月28日
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2015年第3期 中州煤炭 總第231期
基于北斗通信的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究
晏 丹，王 杰，顏鴿來(lái)
(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶400037)
摘要：為滿足煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與共享，保證監(jiān)管人員能便捷訪問(wèn)煤炭職業(yè)危害數(shù)據(jù)，在分
析現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于北斗通信的職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型。搭建了系統(tǒng)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)，
闡述了北斗在系統(tǒng)中的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證了系統(tǒng)框架的可行性。
關(guān)鍵詞：北斗通信；職業(yè)危害；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—0506(2015)03—0033—04
Research on M onitoring System for Coal M ine Occupational Hazards
Based on Beidou Communication
Yan Dan，Wang Jie，Yah Gelai
(Chongqing Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group Corporation，Chongqing 400037，China)
Abstract：To meet the storage and sharing for real—time data monitoring of coal occupational hazards，and guarantee regulators can get
coal occupational hazard data easily，based on the analysis of the existing monitoring system，monitoring system model for coa]-mine oc—
cupational hazards based on Beidou was proposed．The platform architecture of the system was built，the application of BeiDou in the
system was also described in this paper，a corresponding experimental platform was completed，and the feasibility of the system frame—
work was verified，too．
Keywords：Beidou communication；occupational hazards；monitoring system
常見(jiàn)的職業(yè)危害因素包括粉塵、噪聲、振動(dòng)、高
溫高濕、輻射、有毒有害物質(zhì)等，煤炭行業(yè)是造成職
業(yè)病危害的重點(diǎn)行業(yè)，煤礦作業(yè)場(chǎng)所危害因素對(duì)煤
礦工作人員的身體健康、礦井安全生產(chǎn)和環(huán)境治理
造成極大危害。伴隨職業(yè)衛(wèi)生安全評(píng)估系列標(biāo)準(zhǔn)
0HSAS 18001：2007、0HSAS 18002：2007在全球范
圍內(nèi)推行，職業(yè)危害的監(jiān)管水平不斷提高，美國(guó)、澳
大利亞、德國(guó)等已經(jīng)逐步建立并完善職業(yè)病預(yù)防監(jiān)
管措施。我國(guó)也陸續(xù)頒布關(guān)于職業(yè)病危害防治的法
規(guī)、規(guī)章及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但由于監(jiān)察力量薄弱，監(jiān)管對(duì)
象多、范圍廣、頻次高，使得職業(yè)衛(wèi)生監(jiān)督與技術(shù)服
務(wù)備受掣肘。
傳統(tǒng)的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示或
存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)終端，已單點(diǎn)收斂，擴(kuò)展性差；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
由各部門(mén)監(jiān)控中心集中處理，煤礦與職業(yè)衛(wèi)生監(jiān)管
收稿日期：2015一O1一O7
作者簡(jiǎn)介：晏 丹(1987一)，女，四川南充人，助理工程師，碩士，
2012年畢業(yè)于東北大學(xué)，主要從事煤礦粉塵監(jiān)測(cè)的科研工作。
部門(mén)不能在第一時(shí)間獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并做出決策分
析，可用性低。為了更好實(shí)現(xiàn)煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)數(shù)
據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與共享，必須以先進(jìn)的通信、導(dǎo)航定位手
段為技術(shù)支撐和依托，建立統(tǒng)一的、能夠?qū)崿F(xiàn)信息安
全的穩(wěn)定共享機(jī)制與服務(wù)模式? ，掌控危害發(fā)生發(fā)
展演變規(guī)律，促進(jìn)粉塵等職業(yè)危害的治理。在上述
思想的基礎(chǔ)上，本文提出了基于北斗通信的職業(yè)危
害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)
基于北斗通信的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可將呼
吸性粉塵、噪聲、高溫、有毒有害物質(zhì)等職業(yè)病危害
及防護(hù)設(shè)施信息通過(guò)北斗通信鏈路 上傳至服務(wù)
中心，構(gòu)建適合中國(guó)職業(yè)危害監(jiān)管現(xiàn)狀的職業(yè)危害
監(jiān)管系統(tǒng)。同時(shí)北斗可將職業(yè)危害數(shù)據(jù)以短信方式
下發(fā)到管理人員及煤礦職業(yè)危害責(zé)任人員，方便監(jiān)
管人員隨時(shí)便捷訪問(wèn)粉塵、高溫、有毒有害物質(zhì)等職
業(yè)危害數(shù)據(jù)，采取進(jìn)一步有效的控制措施。多級(jí)監(jiān)
管人員也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄到職業(yè)危害監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行
· 33 ．

2015年第3期 晏丹，等：基于北斗通信的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究 總第231期
以，北斗通信終端將數(shù)據(jù)打包好后，連續(xù)循環(huán)發(fā)送3
次，以保證數(shù)據(jù)可靠性，使丟包率降低到0．012 5％ 。
職業(yè)危害監(jiān)管數(shù)據(jù)中心收到收據(jù)后，根據(jù)IP及抓取
時(shí)間判斷是否為重復(fù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行濾波操作。其操作
流程如圖4所示。
準(zhǔn)
數(shù)
北斗通信 職業(yè)危害監(jiān)
網(wǎng)關(guān) 管數(shù)據(jù)中心
I l ～?兩“I 爭(zhēng)
Y
圖3 北斗通信終端工作流程
拆分TCP／IP包
拆分北斗報(bào)文包
數(shù)據(jù)分析、過(guò)濾、
保存等
圖4 數(shù)據(jù)打包發(fā)送流程
通過(guò)在發(fā)送端將數(shù)據(jù)重復(fù)循環(huán)發(fā)送，并在接收
端執(zhí)行數(shù)據(jù)分析、過(guò)濾處理后，可以有效提高數(shù)據(jù)傳
輸?shù)目煽啃?。但是，還是不能保證數(shù)據(jù)100％ 可靠
傳輸。為了確保某些重要數(shù)據(jù)100％ 可靠傳輸，在
發(fā)送端保存24 h所有職業(yè)危害數(shù)據(jù)。如果職業(yè)危
害監(jiān)管數(shù)據(jù)中心沒(méi)有接收到某一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，則
會(huì)主動(dòng)向發(fā)送端發(fā)送請(qǐng)求，要求發(fā)送端重新發(fā)送該
時(shí)間段數(shù)據(jù)。其工作流程如圖5所示。
針對(duì)煤礦職業(yè)危害監(jiān)管數(shù)據(jù)的北斗短報(bào)文通信
協(xié)議的格式規(guī)范(圖6)，其中危害類型包括總粉塵
濃度、呼吸性粉塵濃度、溫濕度、噪聲、有毒有害氣體
等。
解析命令，
找到指定時(shí)
間段數(shù)據(jù)并
重發(fā)
北斗通信 北斗通信 職業(yè)危害監(jiān)
現(xiàn)丟包
端重發(fā)
一 、 I f 保存等
圖5 丟包后重發(fā)流程
報(bào)文頭 設(shè)備組IP 操作碼 頁(yè)選 數(shù)據(jù) CRC校驗(yàn) 報(bào)文尾
2Byte 2Byte 1Byte 1Byte nB rte 1Byte 2B~te
一一一／ ＼
玫據(jù)長(zhǎng)度 時(shí)間 參數(shù)類型 參數(shù)值 危害類型 參數(shù)值
1Byte 4Byte 1Byte mByte 1Byte mByte
-／ bi ： j、、、▲
危害類型 地址編號(hào)
圖6 北斗短報(bào)文通信協(xié)議格式
2 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
基于北斗通信體系，系統(tǒng)借助北斗通信鏈路，采
用B／S體系架構(gòu) ，用Visual studio對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初
步實(shí)現(xiàn)。將采集到的底層職業(yè)危害數(shù)據(jù)通過(guò)北斗分
享到至云端計(jì)算平臺(tái) ，煤礦安全各級(jí)監(jiān)察管理部
門(mén)、煤礦生產(chǎn)企業(yè)及其配套監(jiān)測(cè)產(chǎn)品廠家憑借各自
的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)不同角色的訪問(wèn)者提
供個(gè)性化的服務(wù)，例如重慶煤礦安全監(jiān)察局只能管
理轄區(qū)內(nèi)的職業(yè)危害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，掌握轄區(qū)職業(yè)危害
水平，而煤炭生產(chǎn)企業(yè)只能管理隸屬于自身的礦井，
獲取職業(yè)危害監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，以便通過(guò)更專業(yè)
的設(shè)備管理手段獲取監(jiān)測(cè)運(yùn)行報(bào)告，及時(shí)通知井下
作業(yè)人員所處環(huán)境狀態(tài)，做好安全防護(hù)措施。重慶
煤監(jiān)局煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面如圖7所示。
3 結(jié)語(yǔ)
北斗通信技術(shù)是煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)強(qiáng)有力
的技術(shù)支撐，它的出現(xiàn)為我國(guó)煤礦職業(yè)危害信息的
采集與預(yù)測(cè)提供了一個(gè)有力的技術(shù)支撐手段。作為
· 35 ·
2015年第3期 中州煤炭 總第231期
圖7 煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面
一種新興的信息通信模式，北斗可以滿足一般民用
的需求。與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，基于北斗通信的
煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定位更精準(zhǔn)、安全性高，有著
很強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理能力，并且支持?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到
手機(jī)，促進(jìn)了設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和專業(yè)化，在擴(kuò)展性和經(jīng)
濟(jì)性方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，可與《國(guó)家安全生產(chǎn)信
息系統(tǒng)》、《作業(yè)場(chǎng)所職業(yè)病危害申報(bào)與備案管理系
統(tǒng)》等靜態(tài)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接融合。本文所提
出的基于北斗通信的煤礦職業(yè)危害監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)框
架較簡(jiǎn)單，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，其在高并發(fā)、高數(shù)據(jù)
量情況下的真實(shí)性能與穩(wěn)定性仍需仔細(xì)研究。
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(責(zé)任編輯：劉光雨)
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(上接第32頁(yè))
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(責(zé)任編輯：劉光雨)
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