引言
调查发现煤炭实际的采掘过程中存在产量检测困难的问题，现已引起了各部门的高度重视[1]。近年来国家煤炭税收监管部门为了更好地规范煤炭市场，提出利用科技手段开展煤炭企业产量的测定以及税源的监控[2]。目前我国的煤炭投资模式分散，实现煤炭产量的统一监管较为困难[3]。但是SOA作为一种公认的企业IT架构发展模式，不仅能够提高企业的生产力，还能提高企业的管理水平，同时结合较为先进的通信技术，能够实现各煤炭企业产量的系统监管，准确监测煤炭企业的产量，降低税收流失风险[4-5]。因此开展SOA的煤炭产量监控系统设计与应用研究工作，对于降低税收部门的征税难度，规范煤炭市场具有重要的意义。 1产量监控系统概述
所谓的SOA是一个面向服务体系结构的组件模型，根据服务的功能定义服务之间的接口和契约，使其达到系统中服务信息交互方式的通用化和统一性。基于SOA的产量监控系统功能的实现主要由称重传感器实现，传感器安装在煤炭运输车上，采集的信号数据传输至控制器进行分析处理，形成TCP数据包，之后借助IP通信协议和远程数据传输技术将其传至数据中心。数据中心的监控终端可以直接访问数据中心服务器，实现监控中心对于煤炭产量和视频监控信息等的实时监控功能。
2监控系统架
构设计
基于煤炭产量监控系统概述和煤炭作业现场相
关设备，充分考虑监控系统各子系统之间的联动关
系，完成了监控系统硬件架构的设计，如图1所示。
硬件系统架构中包含了称量装置、视频装置、现场控
制装置、网络传输装置、数据中心等组成，能够满足
煤炭企业煤炭产量的监测功能，提高煤炭企业煤炭
产量的监管水平，可节省人力物力，保证煤炭产量的
监管效率和准确
性。
煤炭产量监控系统功能的实现依托于数据中心
管理软件，其与煤炭输出现场控制器之间数据传输
的模式包括有线和无线两种。监控管理过程中的控
制信息的实现借助IP的通讯协议完成，涉及现场控
制器与称量装置、视频装置之间的通讯。基于SOA
的煤炭产量监控系统的软件包括五层，分别为用户
界面层、业务层、业务规则层、数据访问层、数据存储
层，具体架构如下页图2所示。用户界面层主要实现
监控系统人机交互功能，实现数据的输入输出；业
务层主要完成监控系统监测实体及参数的服务；业
务规则层设计的目的是简化多业务的操作流程，使
业务的接口访问简单易行，提高子系统的模块化，
实现各个子系统之间的功能联动控制；数据访问层
用于设置访问权限，实现系统数据的监控功能，供
不同权限的人员访问读取；数据存储层完成系统数
据页和缓冲区的处理，主要由数据库管理系统完成
该项工作。
煤炭产量监控系统的设计与应用研究
原学新
（山西煤炭运销集团神农煤业有限公司，山西高平048402）
摘要：针对煤炭行业产量统一核算与监测困难的问题，基于SOA对煤炭产量监控系统进行设计。搭建了监测
系统硬件架构和软件架构，基于此，完成了监测系统的详细设计工作。应用结果表明，监测系统运行稳定可靠，
监测精度较高，得到了煤炭企业的一致认可，同时大大节约了企业煤炭产量核算成本，具有很好的应用前景。
关键词：煤炭产量监测系统架构设计系统搭建应用
中图分类号：TP277；TD76文献标识码：A文章编号：1003-773X（2021）04-0244-03
收稿日期：2020-12-21
作者简介：原学新（1976—），男，山西阳城人，本科，毕业于河
南理工大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事煤矿矿山
机电及电气自动化技术研究工作。
DOI:10.16525/jki14-1134/th.2021.04.107总第216期
2021年第4期
机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total216
No.4，2021
图1煤炭产量监控系统硬件架构
防雷设备
后备电源
监视设备
传输设备
储存设备
控制芯片
其他接口
无线传输模式
（GPRS/CDMA1×网络）
有线传输模式
（光纤/其他线路）
矿井
称重传感器
方向传感器
煤仓
现
场
控
制
器
自动化技术与设计
2021年第4期3监控系统
设计
煤炭产量监控系统是基于煤炭企业现有采煤设
备及其控制系统完成的。实现产量监测功能的关键
是在原有设备基础上采集得到产量相关的数据，此
处系统设计重点是选择接口通用、工作可靠、满足数
据采集要求的传感器
。
称重传感器的选择需基于煤炭的运输方式完
成，才能采集得到稳定可靠的重量数据。煤炭实际运
输过程中不可避免地会出现偏载、断料、跑偏、振动
等，均会影响称重传感器的检测精度，因此必须选择
能够适应恶劣工作环境、寿命长的传感器。称重传感
器作为煤炭产量监控系统的重要组成部件，实际应
用时需要集成在运煤现场的控制器中，以便更好地
实现称重传感器的维护和控制，如图3给出了称重
传感器现场布置示意图，选择应用较广的称重传感
器，如图4所示
。
基于煤炭资源运输的特征，需要在煤炭产量监
测系统中设计方向传感器，以此实现煤炭输运之前
矿车的质量和装载煤炭之后总质量的计量，计算得
出单次运输净煤炭的质量，因此要想监测系统准确
监测煤炭的产量，需要方向传感器和称重传感器配
合使用。与此同时，方向传感器的设置能够有效防止
煤炭企业进行搭桥作弊，约束煤炭企业的煤炭产量
计量
行为。
煤炭产量监测系统的数据库设计基于企业级
PowerDesigner完成，具有快速稳定的业务构建流程，
能够方便地实现数据库需求管理、文档建立、数据分
析、知识库建立等功能。内部配置了概念数学模型、
物理模型、面向对象模型、业务流程模型等，可以根
据用户需要进行建立转换，通过采集得到的数据建
立完善的数据库。监测系统数据库的建立采用的是
面向对象的方法开展的，具体流程为概念数据模型
建立→转换物理数据模型→转换面向对象模型
。
煤炭监测系统中涉及用户注册功能，其具体注
册流程如图5所示。登录系统的首页，启动注册登录
界面，如果该企业已注册，可以直接运用自己的账号
和密码进行登录，进入系统；如果没有账号，则需要
点击界面中的注册按钮完成新用户的注册登记，具
体的注册界面如图6所示。
进入注册界面之后可以填写用户注册信息，根图2煤炭监控系统软件架构
图3称重传感器现场布置示意
图
图4称重传感器实物图
图5普通用户注册
流程
图6普通用户注册界面
用户界面层（User Interface Layer）
业务层（Business Layer）
变速箱试验台业务规则层（Business Rules Layer）
数据访问层（Data Access Layer）
数据存储层（Data Storage Layer）
UIL
BL
BRL
DAL
DSL
出煤进口矿车现场控制器控制室
称重传感器
方向传感器
开始
注册
审查
是
否
将用户注册
信息入库
结束
删除申请
注册信息
原学新：煤炭产量监控系统的设计与应用研究245
水下光缆··
第36卷
机械管理开发
*****************
据煤炭企业的实际情况选择用户的类型以及申请使用的站点。申请信息填写完成之后需要等待审核批
准，一旦审核通过，企业即可登录系统，
根据企业分配的功能权限访问对应的功能页面
。
监测系统中涉及较多的用户，并根据实际情况进行了权限的设置，其中系统的超级用户能够借助
用户管理功能实现所有用户信息的查询和更改，
可以根据企业的类型划分管辖站点。同时普通用户仅
600x22助燃剂
能查看自己的信息，包括煤矿产量及总量等，
如果想要获取更多的权限需要向上层管理权限者申请，批准后方可获取相应权限
。
煤炭企业运行状态监控功能能够完成注册用户
管辖站点内部称重传感器、方向传感器、
视频资料、图像信息、数据传输等实际情况的实时监测，
实现超级用户对于普通用户的全面监督，掌握相关生产信息。为了实时监控功能的实现，系统设置每隔40s 完成一次采集信息的刷新显示，并记录实际运行数据
和异常情况等。当系统出现较为严重的错误时，
会自动发出报警信息，根据用户的设置以网页动画或者短信的形式完成报警提醒，以便监控人员及时进行系统的维护
。
生物化粪池
视频监控能够满足普通用户和超级用户在监测系统中进行各自矿产煤炭实时产量和运行状态的观看，如图7所示；照明参数和数据补发功能主要是完成数据中心和现场控制器之间照明参数和数据的补发，信息的传输通过IP 网络的通讯协议完成。实现照明参数实时监控功能需要系统每隔40s 完成一次照明参数的更新，以便获取最新的照明信息数据。4应用效果评价
为了验证煤炭产量监测系统的设计效果，组织
了25家煤炭企业进行了系统的测试工作，
完成了用户的注册，获得了各自的登录账号和密码。
试运行的3个月时间内，系统运行稳定可靠，
能够实现各个煤炭企业产煤量的实时监测。通过对比实际称量的煤炭产量和监测系统显示的煤炭产量，后者显示的数据偏高，偏差数值在2%之内，可能原因是实际称量煤炭的过程中存在煤炭损失。经过问卷调查10家煤
炭企业，一致认为2%的产量误差能够接受，
同意使用该系统进行煤炭产量的监测，以此衡量企业的产煤量，能够为企业节省近150万元/a 的煤炭产量核算成本，具有很好的应用前景。
参考文献
[1]
张永玉，曾庆飞，杨家正，等.基于SOA 的矿政一张图管理系统设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2018，41（5）：156-157；161.[2]李伟强，
康q张进.基于SOA 架构煤矿安防监控系统的设计和应用[J].A&S ：国际中文版，2009（10）：104-106.
[3]邵军.基于VB 的煤炭运输监控系统的设计与实现[J].煤炭技术，2013，31（7）：241-242.
[4]惠红梅.煤炭产量监控数据库的设计与分析[J].煤炭技术，2014，33（3）：215-217.
[5]
盖之华，
贾海天.基于SOA 的网站和网络监控系统设计与实现[J].电脑知识与技术：学术交流，2010（2）：324-326.
（编辑：
贾娟）图7视频监控界面
监控图像
单车数据监控
测井车
设备故障监控
Design and Application of Coal Output Monitoring System
Yuan Xuexin
（Shanxi Coal Transportation and Marketing Group Shennong Coal Industry Co..Ltd.,
Gaoping Shanxi 048402）
Abstract:In order to solve the problem of unified accounting and monitoring of coal output,a coal output monitoring system based on SOA was designed.The hardware architecture and software architecture of the monitoring system are built.Based on this,the detailed design of the monitoring system is completed.The application results show that the monitoring system runs stably and reliably,has high monitoring accuracy,and has been unanimously recognized by the coal enterprises.Meanwhile,it greatly saves the coal production accounting cost of the enterprises,and has a good application prospect.
Key words:coal production;monitoring system;architecture design;system construction;application
246··
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