煤矿安全监控教学模拟系统的设计与实现

论文摘要

为煤矿培训足够的专业技术人员和值班人员,确保安全监控系统正常运行并发挥其监测、控制和预警作用是当前的一项重要任务。采用软件模拟矿井下的硬件设备来开展教学,能够达到在教学中减少硬件使用量,节约成本,降低培训开展难度,提高教学质量的目的,是解决目前实验室硬件设备严重不足问题的有效途径。本文对KJ90系统的工作原理进行分析和研究,分析了串口通信的数据格式。针对培训和教学的需要,在虚拟串口和RS-232C通信协议基础上设计并实现了能够模拟接口装置、分站和传感器等硬件设备的客户端,并通过服务器端来管理和分发模拟设备数据,使中心站软件的讲解和操作课程能够在纯软件环境中进行。本文完成的主要工作如下:①通过虚拟串口技术,实现了客户端程序和中心站软件之间的串行通信,解决了命令接收和回复数据发送的问题;②根据大量在实际硬件工作时采集的数据,分析出查询、初始化请求、初始化、手动控制、交叉断电等命令的格式和回复命令的格式。通过研究各种断电和恢复控制信号之间的逻辑关系,完成了数据编码和解码工作,搭建出由软件模拟的接口装置、分站、传感器所构成的一套监控设备;③完成了用于模拟设备数据存储和分发的服务器端设计。教师用户可以在登录后管理自己定义的设备,也可以使用别人定义的设备,并在统一教学时通过修改传感器基本值和波动值,向学生使用的客户端发布信息,展示报警、断电、复电等效果;④通过线程同步技术,使UI线程、串口通信线程和网络通信线程之间协同工作。通过定时刷新功能保证客户端获取到的最新数据,并及时通过虚拟串口发送给KJ90中心站软件。⑤在客户端实现了自动检测功能,通过监测学生操作中产生的串口数据,检查并提示操作中出现的问题。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要的研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 关键技术分析
• 2.1 煤矿安全监控系统结构
• 2.2 客户端关键技术分析
• 2.2.1 虚拟串口技术
• 2.2.2 RS-232C串行通信控制技术
• 2.2.3 多线程同步技术
• 2.3 服务器端关键技术分析
• 2.3.1 .NET技术
• 2.3.2 对象序列化
• 2.4 本章小结
• 3 煤矿安全监控教学模拟系统分析与设计
• 3.1 需求分析
• 3.1.1 需求背景
• 3.1.2 整体需求分析
• 3.1.3 客户端需求分析
• 3.1.4 服务器端需求分析
• 3.1.5 性能需求分析
• 3.2 系统整体设计
• 3.2.1 系统设计原则
• 3.2.2 系统架构
• 3.3 客户端功能模块设计
• 3.3.1 客户端整体设计
• 3.3.2 串口通信模块设计
• 3.3.3 数据解码和编码模块设计
• 3.3.4 网络通信模块设计
• 3.4 服务器端设计
• 3.4.1 关系数据库基本理论
• 3.4.2 服务器端数据库设计
• 3.4.3 服务器端的工作流程
• 3.5 本章小结
• 4 煤矿安全监控教学模拟系统的实现与应用效果分析
• 4.1 系统功能模块实现
• 4.1.1 模拟接口装置与KJ90中心站软件通信模块的实现
• 4.1.2 串口通信数据解码及编码模块的实现
• 4.1.3 服务器端的实现
• 4.1.4 客户端和服务器通信功能的实现
• 4.2 系统运行效果分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录