毕业论文-煤矿瓦斯模拟监测报警系统的设计与实现

题目煤矿瓦斯模拟监测报警系统的设计与实现THEIMPLEMENTIONANDDESIGNOFTHECOALMINEGASSIMULATIONMONITORINGALARMSYSTEM二一五年四月1310052101TP311学校代码分类号学号密级10722公开作者姓名指导教师学科门类工学提交论文日期专业名称计算机科学与技术成绩评定等级摘要煤矿瓦斯监测报警系统可以对实时数据进行自动采集，并且对采集来的数据进行计算的报警系统。它的主要功能包括实时数据采集、瓦斯浓度监测、处理报警等。实时的监控矿井里面的环境信息和主要生产信息，将采集到的信息及时的反映到相关的工作人员。而且此系统还可以对之前采集的数据进行分析、统计、处理，因此，工作人员不但可以通过此系统知道目前的矿井环境状态，还可以通过对之前记录数据的分析统计总结出矿井环境的变化趋势，从而有针对性的加固安全措施，进一步降低因瓦斯爆炸发生的事故，同时也保障了更多人的安全，煤矿的现代化管理水平也达到高效安全。本文首先通过对目前国内外煤矿监控系统的分析与研究，找出存在的问题，并提出改进建议。根据系统功能的要求，进行需求分析，完成系统设计方案，最后进行瓦斯浓度监测和系统功能测试。本系统通过VISUALC作为开发工具和ACCESS作为数据库，设计图形化操作界面，进而实现对矿井中瓦斯浓度的监测与报警，完成该系统的分析与设计。关键词煤矿瓦斯；监测报警；VISUALC；ACCESS。ABSTRACTCOALMINEGASMONITORINGANDALARMSYSTEMCANAUTOMATICALLYCOLLECTREALTIMEDATA,ANDTHEDATACOLLECTEDTOCALCULATETHEALARMSYSTEMITSMAINFEATURESINCLUDEREALTIMEDATAACQUISITION,GASCONCENTRATIONMONITORING,PROCESSALARMREALTIMEMONITORINGOFTHEMINEENVIRONMENTINSIDEINFORMATIONANDMAINPRODUCTIONINFORMATION,THECOLLECTEDINFORMATIONINATIMELYMANNERTOREFLECTTOTHERELEVANTSTAFFBUTTHISSYSTEMCANALSOANALYZEDATACOLLECTEDBEFORE,STATISTICS,PROCESSINGTHEREFORE,THESTAFF,NOTONLYBYTHESYSTEMKNOWTHECURRENTSTATUSOFTHEMINEENVIRONMENT,BUTALSOTHROUGHANALYSISOFTHEDATABEFORERECORDINGSTATISTICSSUMMARIZETRENDSMINEENVIRONMENT,WHICHHASTARGETEDSTRENGTHENINGSECURITYMEASURESTOFURTHERREDUCETHEYINWASIEXPLOSIONACCIDENTS,BUTALSOPROTECTTHESAFETYOFMOREPEOPLE,MODERNMANAGEMENTLEVELHASREACHEDHIGHEFFICIENCYCOALMINESAFETYFIRSTLY,ATHOMEANDABROADTHROUGHTHECOALMINEMONITORINGANDCONTROLSYSTEMANALYSISANDRESEARCH,IDENTIFYPROBLEMSANDMAKERECOMMENDATIONSFORIMPROVEMENTACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFSYSTEMFUNCTIONS,REQUIREMENTSANALYSIS,SYSTEMDESIGNISCOMPLETED,THEFINALGASCONCENTRATIONMONITORINGANDSYSTEMFUNCTIONALTESTINGTHESYSTEMTHROUGHTHEVISUALCASADEVELOPMENTTOOLANDACCESSASTHEDATABASE,GRAPHICALUSERINTERFACEDESIGN,ANDTHENREALIZEMINEGASCONCENTRATIONMONITORINGANDALARM,TOCOMPLETETHEANALYSISANDDESIGNOFTHESYSTEMKEYWORDSMINEGASMONITORINGANDALARMVISUALCACCESS目录第一章绪论111课题研究背景与意义112国内外研究状况113本课题主要研究内容114论文的组织形式2第二章可行性研究与需求分析321可行性研究3211可行性研究的前提3212技术可行性3213经济可行性4214操作可行性422需求分析4221需求概述4222功能描述4223数据流分析5第三章开发工具介绍731MICROSOFTVISUALC60732MICROSOFTSQLSERVER20008第四章系统设计1041功能设计10411总体设计10412详细设计1042数据库设计12421概念设计13422逻辑设计15第五章系统实现1751数据采集17511界面设计17512功能设计17513详细设计1752浓度监测18521界面设计18522功能设计20523详细设计2053声光报警21531界面设计21532功能设计22533详细设计2254系统设置22541界面设计22542功能设计23543详细设计23第六章系统测试2461测试方案24611模块测试24612集成测试24613验收测试2562测试结果25结论27参考文献29致谢31第一章绪论11课题研究背景与意义目前我国经济建设的能源物质主要是依靠煤炭，占我国能源结构占70以上，但煤矿一直有安全事故不断发生，以及安全可靠性差等问题，主要是因为自然环境条件、实际的下井开采条件、工人技术能力条件、技术装备等条件的限制，其中危害最大的是瓦斯爆炸1。让煤炭安全生产面对着十分重要的问题。为了减少灾难事故的产生，加固煤矿生产安全，提防瓦斯爆炸灾难，这些年来，众多科研工作人员投入到如何控制瓦斯的研究当中来，已经积累了大量的经验，同时取到了非常不错的成绩。但是，煤矿开采一般都在地层深处进行，地质条件复杂多变，生产过程中的不确定因素很多。所以，对于瓦斯管理的安全性就很不可靠，从而导致瓦斯事件仍时有发生。分析瓦斯管理可靠性太低的重要缘由就是现场管理部分太不规范，在这些薄弱的现场管理环节中，我国采矿专家宋振骐、瓦斯管理专家周士宁等学者表示当前煤矿最需要解决与研究的技术是瓦斯预测监测技术2。12国内外研究状况煤矿瓦斯监测报警系统可以对实时数据进行自动采集，并且对采集来的数据进行计算的报警系统。它的主要功能包括实时数据采集、瓦斯浓度监测、处理报警等，实时的监控矿井里面的环境信息和主要生产信息，将采集到的信息及时的反映到相关的工作人员。而且此系统还可以对之前采集的数据进行分析、统计、处理。因此，工作人员不但可以通过此系统知道目前的矿井环境状态，还可以通过对之前记录数据的分析统计总结出矿井环境的变化趋势，从而有针对性的加固安全措施，进一步降低因瓦斯爆炸发生的事故，同时也保障了更多人的安全，煤矿的现代化管理水平也达到高效安全。13本课题主要研究内容本文研究的主要内容包括首先通过对国内外煤矿监控系统的分析与研究，找出存在的问题，提出改进建议，对于系统中用到的工具及语言进行阐述，根据系统功能的要求，完成系统的需求分析，然后通过需求分析，研究出系统设计方案，最后进行瓦斯浓度测试和系统功能测试。14论文的组织形式本文在分析煤矿瓦斯监测报警系统的基础上，详细阐述了煤矿瓦斯监测报警系统的设计与实现，并对系统设计中的关键问题进行了深入的分析与研究。本文共七章，内容安排如下第一章绪论。主要介绍了煤矿瓦斯监测报警系统研究的背景、意义以及国内外现状；概括了论文的主要研究内容与结构安排。第二章煤矿瓦斯监测报警系统的可行性研究与需求分析。主要介绍了可行性研究的前提，以及研究系统是否可行；介绍了系统的总体需求，功能性需求以及数据流分析。第三章开发工具介绍。主要介绍了MICROSOFTVISUALC60。第四章系统设计。主要介绍了煤矿瓦斯监测报警系统的功能设计和数据库设计。包括系统总体设计、详细设计，数据库概念设计、逻辑设计。第五章系统实现。主要介绍了煤矿瓦斯监测报警系统各个功能模块的实现，包括数据采集、浓度监测、声光报警等。第六章系统测试。主要介绍了软件测试的概念，黑盒测试和白盒测试；列举出了具体的测试结果。第七章总结。主要对煤矿瓦斯监测报警系统设计过程中的优点与不足进行了总结。第二章可行性研究与需求分析21可行性研究可行性分析就是对技术上的经济可行、环境可行、政策可行、技术可行进行阐发，剖析，可行性研究主要是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心，围绕影响项目的种种因素，使用大批的数据资料论证，以此来判别方案可行与不可行。还有作出归纳，对整体可行性研究给出综合分析评估，指出优缺点并给出建议。211可行性研究的前提可行性研究的意义对项目的整体建设，甚至整个国家的经济都是非常重要的。为了确保可行性研究工作的客观公正，客观以及科学性，和预防错误跟纰漏，在可行性研究中（1）首先一定得在客观公正的角度进行研究与调查，收集基础资料的工作要做好。对于基础资料的搜集，要客观地依照实际情况进行论证与评估，照实反映客观经济规律，从客观数据动身，经过科学分析，给出项目是否可行的论判。（2）国家制定的标准可行性研究报告的内容和深度务必要达到，基本内容要具备，还要尽量多地具有数据资料，防止粗制滥造，搞形式主义。矿井必须在全方面拥有信息化的原因就是它是一个和人们生命安全息息相关的地方。为了使矿井人员更好地了解井下的情况，给人员提供安全的保证，而针对这方面的迫切需求开发本系统。212技术可行性技术可行性分析基本上是通过系统分析获得的对于开发的软件与相关需要的支持软件、以及运行环境和操作人员的能力要求以及相关的限制于约束，来分析目前的技术是否能够完成待开发的软件。它包含硬件和软件在系统功能和性能上是否满足要求，能否有能力满足系统性能要求与算法，研发人员的技术能力可否完成系统的开发等等。此煤矿瓦斯监测报警系统使用的开发工具是MROSOFTVISUALC，以及后台数据库是用ACCESS开发的。当前技术相对比较成熟，可以使用当前的技术实现系统的研发目标。213经济可行性经济可行性的分析就是对系统开发成本和效益的分析，系统的开发一定要有它相关的开发价值，通过瓦斯监测报警系统，不仅提高了工作安全系数，而且可以大大提高工作效率。每一个项目的开发，其成本、运行费用和收益这些经济因素确定了此系统是否有意义去完成，该系统的研发使用的是已经非常成熟的工具和技术，简单方便的维护和系统操作都表明了此系统的成本相对来说是比较低的，且运行费用也不高，在运营中的成本波动不大。在以后的使用过程中，煤矿收益的投放是经济利润主要的来源。整体上来讲，该系统具备经济上的可行性。214操作可行性操作可行性主要是针对客户来讲的，讲求客户使用方便，舒适，所以系统界面一定要考虑操作人员的操作习惯。尽量使得系统操作方便简洁，数据录入快速、准确、可靠、规范等，这些功能的实现基本上没有障碍，系统可以实现。22需求分析221需求概述本系统由“数据采集”、“浓度监测”、“多级报警”、“系统设置”四个功能模块组成。（1）数据采集子系统包括三个功能模块瓦斯浓度处理中心；时钟采样处理；安全范围设定。时钟采样处理子系统包含两个模块的功能时间设定与取样定时。（2）监测管理子系统包括超限判定和危机情况处理。（3）报警单元包括声报警和颜色光报警。222功能描述本系统有自动跟踪、监测矿井瓦斯浓度是否超限，实时监测当前环境的瓦斯浓度和报警提示处理等功能。（1）数据接收处理通过放置在矿井中的传感器，根据传感器的值将瓦斯浓度输入系统，并接收工作人员输入的对应矿井的情况确定矿井的瓦斯浓度安全范围。（2）数据库更新数据更新（DATAREVISION）就是用新的数据信息记录或替换旧的文件数据或数据库中与之相关联的旧的数据项或记录的过程。通过增删改查等操作来完成，是满足动态分析的前提。煤矿瓦斯监测系统应具有多时相和迅速获得的特征，这是浓度数据信息进行专题分析更新的主要来源与基础。实现这一过程的条件，还要提高数据处理系统与不同数据转换的精度和效率。（3）多级报警按照AQ标准对矿井气体中的瓦斯的浓度进行实时的不停歇监测；当其浓度越过系统事先设置的上限值时，系统发出声光报警。声报警通过软件驱动计算机声卡发声实现，光报警通过界面颜色的变化实现。按瓦斯排放级别划分四级如表21表21瓦斯多极报警级别级别瓦斯浓度警告模式零级2以下绝对安全一级5以下、16以上一般安全二级58、1016有点危险三级810十分危险223数据流分析组织中信息活动的抽象说的就是数据流图，它是信息管理系统逻辑模型的主要表现形式。它能够综合的归纳出数据在系统中的活动、处理以及存储状况，具有很好的抽象性和概括性。它是在调查的基本框架上，通过系统的科学性、管理的合理性、实际运行的可行性角度出发，将信息的处理功能和彼此之间的关联从顶到下、逐层分解处理，从逻辑上详尽的叙述系统应有的数据加工、输入、输出、存储及来源和去向（外部实体）等项目。数据流程图和系统的物理描述没有什么关系，它所叙述的东西不涉及技术细节，而是针对客户的，哪怕更本不知道相关技术的用户也能够很轻松明白。因此，数据流图成为系统分析师和客户沟通的有效方法，同时也成为系统设计的重要依据之一。具体数据流图（DFD）顶层数据流图如图21煤矿瓦斯监测报警系统传感器管理员矿井日志管理员打印报告输入矿井信号查询矿井信息记录矿井信息发出报警信号查询结果输入输出图21顶层数据流图传感器输入定时数据读和识别矿井日志显示器报警器超限判定定时时间传感器信号信号流具体值浓度超限范围查询矿井信息管理员具体值结果图22各模块数据流图第三章开发工具介绍VISUALC60，简称VC或者VC60，是微软推出的一款C编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。VISUALC是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年MICROSOFT公司推出VISUALC10后，随着其新版本的不断问世，VISUALC已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。虽然微软公司推出了VISUALCNETVISUALC70，但它的应用的很大的局限性，只适用于WINDOWS2000、WINDOWSXP和WINDOWSNT40。所以实际中，更多的是以VISUALC60为平台。VISUALC60不仅是一个C编译器，而且是一个基于WINDOWS操作系统的可视化集成开发环境（INTEGRATEDDEVELOPMENTENVIRONMENT，IDE）。VISUALC60由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导APPWIZARD、类向导CLASSWIZARD等开发工具。这些组件通过一个名为DEVELOPERSTUDIO的组件集成为和谐的开发环境。可视化的集成开发环境，它的源程序按C语言的要求编写，并加入了微软提供的功能强大的MFCMICROSOFTFOUNDATIONCLASS类库，充分体现了微软公司的技术精华。MFC中封装了大部分WINDOWSAPI函数和WINDOWS控件，它包含的功能涉及到整个WINDOWS操作系统。MFC不仅给用户提供了WINDOWS图形环境下应用程序的框架，而且还提供了创建应用程序的组件。使用VC提供的高度可视化的应用程序开发工具和MFC类库，可使应用程序开发变得更简单。MFC提供的类库是高度抽象的程序设计，它使得程序员的主要精力不用放在程序设计的具体细节实现上，而放在程序的功能扩展上面。VISUALC60不仅是一个C编译器，而且是一个基于WINDOWS操作系统的可视化集成开发环境（INTEGRATEDDEVELOPMENTENVIRONMENT,IDE）。VISUALC60由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导APPWIZARD、类向导CLASSWIZARD等开发工具。这些组件通过一个名为DEVELOPERSTUDIO的组件集成为和谐的开发环境。VISUALC它大概可以分成三个主要的部分（1）DEVELOPERSTUDIO，这是一个集成开发环境，我们日常工作的99都是在它上面完成的。再加上它的标题赫然写着“MICROSOFTVISUALC”，所以很多人理所当然的认为，那就是VISUALC了。其实不然，虽然DEVELOPERSTUDIO提供了一个很好的编辑器和很多WIZARD，但实际上它没有任何编译和链接程序的功能，真正完成这些工作的幕后英雄后面会介绍。我们也知道，DEVELOPERSTUDIO并不是专门用于VC的，它也同样用于VB，VJ，VID等VISUALSTUDIO家族的其他同胞兄弟。所以不要把DEVELOPERSTUDIO当成VISUALC，它充其量只是VISUALC的一个壳子而已。（2）MFC。从理论上来讲，MFC也不是专用于VISUALC，BORLANDC，CBUILDER和SYMANTECC，它同样可以处理MFC。同时，用VISUALC编写代码也并不意味着一定要用MFC，只要愿意，用VISUALC来编写SDK程序，或者使用STL，ATL，一样没有限制。不过，VISUALC本来就是为MFC打造的，中的许多特征和语言扩展也是为MFC而设计的，所以用VISUALC而不用MFC就等于抛弃了VISUALC中很大的一部分功能。但是，VISUALC也不等于MFC。（3）PLATFORMSDK。这才是VISUALC和整个VISUALSTUDIO的精华和灵魂，虽然我们很少能直接接触到它。大致说来，PLATFORMSDK是以MICROSOFTC/C编译器为核心，而不是以VISUALC为核心，配合MASM，辅以其他一些工具和文档资料。上面说到DEVELOPERSTUDIO没有编译程序的功能，那么这项工作是由谁来完成的呢是CL，是NMAKE，和其他许许多多命令行程序，这些我们看不到的程序才是构成VISUALSTUDIO的基石。第四章系统设计41功能设计411总体设计本煤矿瓦斯监测报警系统在软件设计中，采用模块化的设计思路，各模块相互独立，又密切相关，包括四大核心模块（1）数据采集模块。主要有瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压等参数实时监测表和历史记录表；图形图像处理类数据主要有瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压等参数实时和历史曲线图。这里采用随机产生随机数进行数据采样。（2）数据监测曲线显示模块。对采集到的数据和数据库里的边界数据进行比对，并产生报警信号，判断报警等级，返回报警等级值。（3）声光报警模块。调用数据监测的报警返回值，一旦瓦斯浓度超限，将驱动报警并显示报警等级。（4）系统设置模块。可以设置系统界面的背景颜色、监测数据曲线图的类型。系统功能模块划分如图41图4煤矿瓦斯监测报警系统采集数据浓度监测声光报警系统设置模块1系统功能模块图412详细设计详细设计是软件工程中软件开发的一个步骤，就是对概要设计的一个细化，就是详细设计每个模块实现算法，所需的局部结构。详细设计的主要任务是设计每个模块的实现算法、所需的局部数据结构。详细设计的目标有两个实现模块功能的算法要逻辑上正确和算法描述要简明易懂。传统软件开发方法的详细设计主要是用结构化程序设计法。详细设计的表示工具有图形工具和语言工具。图形工具有业务流图、程序流程图、PAD图（PROBLEMANALYSISDIAGRAM）、NS流程图（由NASSI和SHNEIDERMEN开发，简称NS）。语言工具有伪码和PDL（PROGRAMDESIGNLANGUAGE）等。本次设计借助程序流程图来完成的，其优点是结构清晰，易于理解，易于修改。系统总体流程图如图42所示开始系统初始化选择操作方式加热抽气数据采集数据运算得瓦斯浓度浓度是否超限声光报警结束YN图42系统总体流程图瓦斯与空气混合，按体积计算瓦斯浓度在5至16时具有爆炸性。瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如有别的可燃气体或煤尘混入或温度、压力增加后瓦斯爆炸界限就会扩大瓦斯浓度不到5就可能爆炸，超过16还会爆炸。惰性气体混入后可使瓦斯爆炸的界限缩小瓦斯浓度达到5也不爆炸，不到16即失去爆炸性。如果混入的惰性气体很大就可能使瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。有一定浓度的瓦斯其爆炸的界限是516。5为瓦斯爆炸下限低于5只燃烧，16为瓦斯爆炸上限，高于16不完全燃烧，不爆炸。10时爆炸威力最强。所以本系统的边界数据设为5，8，10，16。系统报警模块流程图如图43所示。开始数据采集数据运算得瓦斯浓度瓦斯浓度5声光报警结束NY瓦斯浓度8瓦斯浓度10瓦斯浓度16绝对安全一般安全有点危险十分危险YYNNYN图43报警模块流程图42数据库设计数据库在一个系统中占有非常重要的地位，数据设计的优劣直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库设计可以提高数据的存取效率，保证数据的完整性和一致性，从而有利于程序的实现。数据库设计DATABASEDESIGN是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。数据库设计的一些作用，首先充分体现系统的需求，数据库是为应用服务的，好的数据库设计应该首先能满足应用系统的业务需求。数据库设计保证数据的准确性和一致性，通过主外键、非空、限制、唯一索引等保证数据的健壮。并且提高数据的查询效率，通过合理表结构，安排物理存储分区、增加索引等方式，提高数据的读取速度，提高查询效率。有好的扩展性，在必要时能根据需求扩展数据结。本文选用ACCESS设计，其高性能设计可充分利用WINDOWSNT的优势。系统管理先进，支持本地和远程的系统管理和配置，支持WINDOWS图形化管理工具。421概念设计概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清晰、由抽象到具体的不断进化的过程。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法。概念设计是完整而全面的设计过程，它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。概念模型设计是整个数据库设计的关键，它表达自然、直观、容易理解，独立于数据库的逻辑结构和物理结构。ER图也叫做实体联系图ENTITYRELATIONSHIPDIAGRAM，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，是用来用来描述现实世界的概念模型。（1）矿井信息矿井ID、矿井名称、备注实体属性图如图44矿井矿井名称矿井ID备注图44矿井信息实体属性图（2）瓦斯信息瓦斯ID、采集时间、瓦斯浓度值、备注实体属性图如图45瓦斯采集时间瓦斯ID备注瓦斯浓度值图45瓦斯信息实体属性图（3）矿井日志矿井ID、矿井名称、日期时间、瓦斯ID、瓦斯浓度值、备注实体属性图如图46矿井日志矿井ID矿井名称瓦斯ID日期时间瓦斯浓度值备注图46矿井日志实体属性图（4）瓦斯安全范围瓦斯ID、矿井信息、安全范围、备注实体属性图如图47瓦斯安全范围瓦斯ID矿井信息备注安全范围图47瓦斯安全范围实体属性图（5用ER图来描述的概念模型如图48所示矿井瓦斯矿井日志瓦斯安全范围包含生成对应1N1NN1图48瓦斯安全范围实体属性图422逻辑设计设计数据库的逻辑结构，主要反映业务逻辑。把概念设计得到的概念数据库模式变为逻辑数据模式，它依赖于DBMS。数据库逻辑设计是整个设计的前半段，包括所需的实体和关系，实体规范化等工作。数据库逻辑设计决定了数据库及其应用的整体性能，调优位置。如果数据库逻辑设计不好，则所有调优方法对于提高数据库性能的效果都是有限的。为了使数据库设计的方法走向完备，数据库的规范化理论必须遵守。规范化理论为数据库逻辑设计提供了理论指导和工具，在减少了数据冗余的同时节约了存储空间，同时加快了增、删、改的速度。另外，在规范的数据库逻辑设计时，还应考虑适当地破坏规范规则，即反规范化设计，来降低索引、表的数目，降低连接操作的数目，从而加快查询速度。常用的反规范技术有增加冗余列、增加派生列、重新组表等。本瓦斯监测报警系统数据库的逻辑设计如下。（1）矿井信息表用于存储矿井的信息，矿井信息表的字段说明如表41所示表41矿井信息表字段名类型长度描述MINE_IDINT4矿井编号（主键）MINE_NAMECHAR10矿井名称（2）瓦斯信息表用于存储矿井中瓦斯的基本信息，瓦斯信息表的字段说明如表42所示表42瓦斯信息表字段名类型长度描述GAS_IDINT4瓦斯编号（主键）MONITORING_TIMECHAR20瓦斯采集时间GAS_DATAINT4瓦斯浓度值（3）矿井日志表用于存储矿井不同时间的瓦斯浓度值，对矿井进行详细的信息记录，矿井日志表的字段说明如表43所示表43矿井日志表字段名类型长度描述MINE_IDINT4矿井编号（主键）DATE_TIMECHAR20日期时间GAS_IDINT4瓦斯编号GAS_DATAINT4瓦斯浓度值（4）瓦斯安全范围表用于存储不同场景瓦斯安全的范围，瓦斯安全范围表的字段说明如表44所示表44瓦斯安全范围表字段名类型长度描述GAS_IDINT4瓦斯编号（主键）MINE_IDINT4矿井编号（主键）SAFE_RANGEINT4安全范围第五章系统实现51数据采集511界面设计用户通过点击“开始采样”按钮来开始采样数据，采样数据界面如图51所示图51数据采集界面512功能设计用户可以通过该界面采集当前时间下的瓦斯浓度（通过随机数模拟），并将采集到的数据插入到数据库中。程序中使用SETTIMER函数设置定时器，每隔三秒读一次数据。通过SRAND（TIME（NULL）使得随机数种子随时间的变化而变化。为了防止随机数每次重复常常使用系统时间来初始化，即使用TIME函数来获得系统时间，它的返回值为从000000GMT,JANUARY1,1970到现在所持续的秒数。513详细设计数据采集模块包含开始采样功、结束采样功以及时间数据显示三部分。开始采样功能的核心部分由数据采集程序实现。数据采集程序首先获取当前的系统时间和采集到的模拟瓦斯浓度数据，而后将这些数据一方面展示在时间数据显示子模块；另一方面存入到数据库中，以供浓度检测模块提取数据进行数据动态展示。数据的显示和存库动作完成后，数据采集程序继续将这些数据发送给浓度监测模块，以进行更近一步的数据危险处理。控制以上整个流程的数据采集程序置于一个定时器之中，开始采样后打开定时器，定时器设置为三秒，即每隔三秒数据采集程序执行一次。开始采样功能的余下部分是一些相关模块上控件的禁用与否控制，包括一些按钮的禁用与否以及编辑框的写读性控制。结束采样功能负责上述的定时器的关闭以及相关模块控件的禁用与否。定时器关闭后，数据采集停止，实时的数据显示、浓度监测以及声光报警停止。时间数据显示功能接收开始采样功能发送来的时间和浓度数据，将这些数据转换为本模块规格的数据以供实时显示。本功能与数据采集程序位于同一定时器内，时间和浓度数据每三秒更新一次。52浓度监测521界面设计浓度监测模块采用数据曲线显示，即浓度时间坐标图，曲线类型可以设置为4种，既有2D平面显示，又有3D立体显示。方便查看，让人一目了然。浓度监测界面4中类型如下，依次为2D折线图（如图52所示）、2D柱状图（如图53所示）、3D折线图（如图54所示）、3D柱状图（如图55所示）图52浓度监测界面2D折线图图53浓度监测界面2D柱状图图54浓度监测界面3D折线图图55浓度监测界面3D柱状图522功能设计该模块主要功能是查询任意时间段的实时数据及曲线、历史数据及曲线，并对采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。实时曲线用于实时显示数据的变换情况，历史曲线主要用于事后查看数据的状态和变化趋势并总结规律。该模块不仅可以显示浓度曲线图，还可以对图表的类型和图表的背景色进行设置。图表类型有2D和3D、线型和柱形可供选择，可视化效果明显。523详细设计浓度监测模块分实时浓度监测和历史浓度监测两部分。浓度监测两部分功能核心部分均为曲线图绘制程序，区别仅在于绘制由来的数据是否是最新的。曲线图绘制采用MSCHART控件，MSCHART是VC60中自带的用于绘制坐标曲线图的ACTIVEX控件。系统设置模块完成MSCHART的详细初始化后，即可操控MSCHART控件绘图。通过MSCHART控件的GETDATAGRID函数获取一个与之相关联的数据网格DATAGRID对象，数据网格中存放了要显示的数据。操纵DATAGRID的SETDATA函数设置需要显示的数据。实时瓦斯浓度监测功能从数据库中提取最新的20条数据送入MSCHART的DATAGRID中，结合系统设置模块中选择的图表类型生成相应的数据图表。本功能与数据采集模块中的数据采集程序在同一定时器内，实时浓度图表每隔三秒提取数据并更新一次。当数据采集定时器关闭后，实时瓦斯浓度监测功能停止服务，MSCHART定格为最后一次更新的图表并不再刷新。历史瓦斯浓度监测功能通过本模块内向左向右按钮实现从数据库中提取相应位移的不同时段的20条采集的历史数据并生成相应图表。通过按钮左右切换，可以调出数据库中的历史记录并直观展示出来。53声光报警531界面设计所谓的报警就是系统能够对“变量定义”中的“报警定义”进行实时的监控。运行报警和事件记录是控制软件必不可少的功能。本系统共有四个报警等级,分别为绝对安全（如图56所示）；一般安全（如图57所示）；有点危险（如图58所示）；十分危险（如图59所示）。图56绝对安全界面图57一般安全界面图58有点危险界面图59十分危险界面532功能设计该模块将浓度报警范围划分为4个等级，各个等级有对应的警示灯颜色显示（绿色对应绝对安全、青色对应一般安全、紫色对应有点危险、红色对应十分危险）。将采集到的数据进行分析对比，确定属于哪个等级，是否达到报警范围。当浓度超限时，警示灯颜色提示，且报警音乐响起。（1）首先录制报警声音，并生独立的报警文件，保存在系统的SOUND文件夹下。（2）系统不断检测采集到的最新瓦斯浓度数据。（3）当瓦斯浓度达到一定限度时，达到报警限制，系统立即播放相应的报警声音。533详细设计声光报警模块接收数据采集模块发送过来的原始数据，根据事先设置好的瓦斯浓度安全级别，进行相应的报警处理。将数据与浓度安全各个安全级别中的浓度范围进行对比，划分到对应的安全级别，每个级别设置不同的显示颜色，如浓度绝对安全显示绿色，浓度十分危险显示红色。对应不同的高危险级别，另外启动系统声卡发出警报。声光报警模块与数据采集模块的数据采集程序位于同一定时器内，每个三秒，声光报警模块接收数据，处理数据。定时器关闭后，停止报警。54系统设置541界面设计数据监测界面背景色和数据监测曲线图类型可调，用户可通过系统设置界面设置数据监测界面背景色与数据监测曲线图类型。系统设置界面如图510所示图510系统设置界面542功能设计程序通过RGBRED，GREEN，BLUE函数来设置系统背景色。图表类型可通过下拉列表选择，有2D线条型、2D柱形、3D线条型、3D柱形。按照界面中系统设置里的选项来对MSCHART控件的属性进行设置，包括设置控件的显示背景，设置显示的类型。543详细设计系统设置模块主要负责浓度监测模块里MSCHART控件的初始化。分为图表背景色和图表类型的设置。图表背景色由RGB配色。使用BRUSH笔刷的GETFILLCOLOR函数设置好颜色给MSCHART控件图表绘制背景色。图表类型通过下拉列表实现。使用MSCHART控件的SETCHARTTYPE函数设置图表的类型。数据采集定时器打开后，图表背景色和图表类型的设置禁用。第六章系统测试软件测试是软件生命周期中一项非常重要且非常复杂的工作，是软件质量保证的重要内容，对软件可靠性保证具有极其重要的意义。软件测试主要是通过使用人工或者自动手段来运行或测试某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别。它是帮助识别开发完成中间或最终的版本的计算机软件整体或部分的正确度CORRECTNESS、完全度（COMPLETENESS和质量QUALITY的软件过程；是SQA（SOFTWAREQUALITYASSURANCE的重要子域。有六个有关软件测试方法的基本概念是很重要的白盒测试，黑盒测试，灰盒测试，有效用例和无效用例，边界条件以及等价类测试。61测试方案设计测试方案是测试阶段的关键技术问题。所谓测试方案包括预定要测试的功能。应该输入的测试数据和预期的结果，目标是设计一组可能发现错误的数据。本系统开发过程进行的测试步骤如下611模块测试模块测试也叫单元测试，目的是保证每一个模块作为一个单元能正确运行，本测试所发现的往往是编码和详细设计的错误，主要评价模块的下述五个特点（1）模块接口（2）局部数据结构（3）重要的执行路径（4）出错处理通路（5）影响上述各方面特性的边界条件模块测试主要由代码审查和软件测试两部分组成。612集成测试集成测试包括系统测试和子系统测试。集成测试是组装软件的系统技术，主要目标是发现与接口有关的问题。集成测试有两种方法非渐增式和渐增式，但比较而言，渐增式方法比较好，因为（1）编写的测试软件较少，开销较小。（2）较早地发现模块间的接口错误。（3）错误位置容易判断。（4）测试更彻底。因此，本系统集成测试采用渐增式测试中的混合法，即对软件结构中较上层使用自顶而下的测试方法，而对软件结构中较下层，使用的是自底向上方法，两者结合，找出开始软件中存在的错误，然后添加了部分对代码异常的捕获和对程序的错误处理，从而对程序一步步的修复，这是对模块较多时测试的一种折衷方法。613验收测试这一步是验证软件的有效性。目的是向未来的用户表明系统能够像预定的那样工作，验收测试一般使用黑盒测试法，验收测试有两种可能的结果。（1）功能和特性与用户的要求有差距。（2）功能和性能与用户要求一致，软件是可以接受的。这个阶段发现的问题往往和需求分析阶段的差距有关。62测试结果具体测试执行过程当用户正确配置好环境后，点击“开始采样”按钮，便可开始检测采集到的瓦斯浓度。当瓦斯浓度处于正常范围时，系统正常采样，点击“结束采样”按钮，采样结束；当瓦斯浓度超限时，系统采样自动终止且发出报警声音。测试完成（1）系统设置测试如图61所示图61系统设置测试图（2）数据采集测试如图62所示图62数据测试图（3）浓度监测测试如图63所示图63浓度监测测试图结论通过三个月的努力，在老师与同学们的指导帮助下，煤矿瓦斯监测报警系统终于顺利的完成了。本瓦斯监控报警系统是按照软件工程学的方法来进行设计和开发的，用来对瓦斯浓度进行实时的监测与报警。本系统分为前台和后台两大功能模块，前台和后台模块又都分为几个小模块。前台模块主要实现瓦斯浓度数据显示和数据报警显示功能。后台模块主要实现数据采集功能。各个功能模块层次清晰，检测员可以很方便的使用本系统。在做毕业设计之前，需要翻阅大量的文献资料了解系统构成原理，进行初步的理论分析。然后再进行系统的开发设计，选择开发工具，构建系统平台，最后进行软件的设计和调试。为了完成系统的设计，本课题所做的工作主要有（1）查阅资料，了解煤矿瓦斯监测系统，提出合理的设计方案，对煤矿瓦斯监控系统的设计和实现部分进行详细的分析，选择合适的开发工具。（2）系统选择了MICROSOFTVISUALC60作为开发工具和SQLSERVER2000作为后台数据库，设计图形化操作界面，进而实现对矿井中瓦斯浓度的监测与报警，完成该系统的分析、设计。（3）在软件设计中，采用模块化的思路，将采集到的数据通过图表的形式显示出来，并对浓度超限的数据进行报警。通过多次的调试，实现了软件设计的基本要求。其中瓦斯监测曲线显示模块能够对所监测的数据以实时曲线的形式显示出来，并对监测的数据进行存储处理；报警显示模块能够在瞬时数据超过预定值的时候通过指示灯及报警音乐的形式响应。历史数据查询模块能够对历史监测数据进行存储，保障历史数据可以随时查看。（4）在整个过程中，从需求分析到设计、编码、测试，都力求规范化和文档化，努力让自己以前学的知识运用到本网站的开发中，尽量保证整个系统的开发进度和质量。本次毕业设计实现了毕业设计任务书的基本要求，但是由于个人能力问题以及对专业知识的应用和理解上存在问题，系统还存在许多问题有待改善。在开发过程中，由于基础和知识的储备不够，遇到了很多难题，努力学习不断地克服这些困难。通过这次独立的设计这个系统，我积累了宝贵的经验，非常感谢学校给予的这次机会，我会好好珍惜，努力进取。我相信还有很多人想我一样在做设计时对知识的应用还不够熟练，但是我更相信我们在这三个月的毕设期间不断地努力、不断地学习、不断地进步完善着自己，为以后的学习和工作打下了良好的基础。参考文献1封蕾煤矿瓦斯浓度检测及报警系统D西安电子科技大学西安20102杨丽娜,张丽荣煤矿瓦斯检测的数据采集与传输系统设计J煤矿机械,2009,1541411433LIQINGMINECOALANDGASOUTBURSTPREDICTIONAREAJAPPLIEDMECHANICSANDMATERIALS,2012,1021571584刘海燕火灾自动报警系统工作原理及联动应用J测控技术,2005,1012901015DUBANIEWICZTHCHILTONJEFIBEROPTICSFORMINEGASMONITORINGNEWTECHNOLOGYINMINEJHEALTHANDSAFETY,1992,24881886牛牧,刘彬煤矿瓦斯爆炸预警装置研究D中国矿业大学信息与电气工程学院徐州20107黄金波煤矿瓦斯安全监控系统的研究及设计D合肥工业大学合肥20098王鹏,崔锋,郭锋煤与瓦斯突出实时监测及预警系统研究J陕西煤炭,2011,11010239王建,王汝琳,王学民,何晨玲煤矿瓦斯监测无线传感器网络系统的研究J煤炭学报,2007,26242610ZHAOYANJIE,WANGCHANG,LIUTONGYUAPPLICATIONINCOALOFFIBERMETHANEMONITORINGSYSTEMBASEDONSPECTRUMABSORPTIONJSCIENCEDIRECT,2011,10211211411刘岩煤矿安全监控系统的研究与设计J水力采矿与管道运输,2008,39606412CHANK,ITOH,INABAHREMOTESENSINGSYSTEMFORNEARINFRAREDDIFFERENTIALABSORPTIONOFGASUSINGLOWLOSSOPTICALFIBERLINKJAPPLOPT,1984,20141541913霍栋浩瓦斯爆炸事故防治浅谈J企业导报,2011,21812112414魏景新基于煤矿瓦斯监控短消息的控制系统研究与设计D华北科技学院北京201315李研强,李杨,成巍,李建新基于WEB的煤矿安全实时监测系统J山东科学,2007,20221622116ZHANGTIEGANG,GENERALTREATMENTTECHNIQUEOFCOALMINEGASMBEIJINGCOALINDUSTRIALPUBLISHINGHOUSE,2001899117QINXIANLI,LIUXINLEI,SHENBINDEVELOPMENTOFMULTIGASALARMMINERSLAMPBASEDONWIRELESSRFCOMMUNICATIONJINDUSTRYANDMINEAUTOMATION,2008,126565818张海藩软件工程导论M北京清华大学出版社,20083540致谢在三个月的毕业设计过程中，感谢魏浩老师的悉心指导和同学们的热情帮助，我的毕业设计最终顺利完成。在这里，我要特别感谢我的毕业设计指导老师魏浩老师，本次毕业论文的完成与老师的严格要求和悉心指导分不开，在课题的研究过程中魏老师给了我很多好的建议，他工作严谨、一丝不苟，让我明白毕业设计至关重要，它是锻炼我们综合知识和动手能力运用的实践结合。这次毕业设计不仅让我对大学四年所学到的知识得到充分的运用，还让我还学到了许多书本上没有的新知识，我很享受毕业设计的这一过程，让人受益匪浅、意犹未尽临近毕业之际，我想借这个机会向在这四年里给予我诸多帮助和支持的各位老师表示由衷的感谢，感谢他们四年来的孜孜教诲和辛勤栽培。同时在我写作毕业论文过程中，参考了相关的教材、文献和论文，我也向相关的作者表示谢意。我还要感谢各位同学，在毕业设计的这段时间里给了我很多的鼓励，提出了很多宝贵的意见。最后，感谢室友在毕设期间的照顾。您好，为你提供优秀的毕业论文参考资料，请您删除以下内容，O_O谢谢ANATIONALSURVEYWASRECENTLYLAUNCHEDTOEVALUATETHEEYEHEALTHOFCHINESECHILDRENANDTEENAGERSONJUNE6,CHINASANNUALNATIONALDAYFOREYECARE,THECHINAYOUTHDEVELOPMENTSERVICECENTERANDZHEJIANGMEDICINE,ALEADINGLISTEDCHINESEPHARMACEUTICALCOMPANY,JOINTLYANNOUNCEDTHEKICKOFFOFTHESURVEYINABOUTONEMONTH,AQUESTIONNAIRECOMPILEDBYTOPEYECAREMEDICALEXPERTSINCHINAWILLBEDISTRIBUTEDTHROUGHMULTIPLEONLINEPARTNERS,INCLUDINGHEALTHSOHUCOM,ASWELLASTHROUGHOFFLINESURVEYEVENTSHELDINUNIVERSITIES,MIDDLESCHOOLSANDPRIMARYSCHOOLSACROSSTHECOUNTRYAREPORTWILLBERELEASEDBASEDONTHESURVEYSTATISTICSANDANALYSIS,ANDMOSTIMPORTANTLY,GUIDELINESFORPARENTSANDYOUTHONHOWTOCAREFORTHEEYESANDPREVENTMYOPIAAGROWINGPROBLEMINCHINASDIGITIZEDSOCIETY,WILLALSOBEATTACHEDONTHEREPORT“MYOPIAISNOTONLYADISEASETHATMAKESPEOPLESEETHINGSBLURRILY,BUTALSOLEADSTOSEVERECOMPLICATIONS,SUCHASGLAUCOMAINCREASEDPRESSUREWITHINTHEEYEBALL,ANDCANCAUSEBLINDNESS,“SAIDZHOUYUEHUA,ANESTABLISHEDEYECARESPECIALISTWITHBEIJINGTONGRENHOSPITAL“ITISVERYIMPORTANTFORPARENTSANDCHILDRENTOKNOWABOUTTHERISKANDCAREFORTHEIREYES“THERE