1 引言
随着我国信息化技术的发展以及安全生产要求的提高，我国大多数煤矿企业生产过程中都采用了各种各样的煤矿监控系统，这些系统在保障煤矿安全生产方面发挥重要的作用。然而实际情况中，常常出现控制工程人员缺乏计算机专业知识，而计算机专业人员又缺乏控制工程现场操作技术和经验的矛盾，极大地阻碍监控系统工作效率的提高，这种矛盾由于工控组态软件的出现而得以解决。
工控组态软件作为一种用户无需改变运行程序原代码的软件平台工具，为实现工业控制免去大量烦琐的编程工作，在各个工控领域逐步展现其独特的优势，并技术日趋成熟。近年来，工控组态软件被逐渐应用到煤矿监控系统中，收到良好的效果。世纪星是国内比较流行且运行比较可靠的几种工控组态软件之一，本文分析了基于世纪星的煤矿监控系统的体系结构。
2 组态软件简介
监控组态软件是面向监控和数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早主要解决人机图形界面问题，由于它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口和对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。组态软件的最突出特点是实时多任务，例如：数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理和实时通信等多个任务要在一台计算机上同时进行。而各个任务模块按一定规则互相搭配组成一个高度模块化的软件系统。
其中，实时数据库是整个监控组态环境数据处理和管理的核心。组态软件通过数据采集模块从现场设备获得实时数据，经过必要的加工后，可实现以下功能：
1）实时数据以图形、动画等方式直观地显示在计算机屏幕上；
2）控制数据被送到I/O设备，对执行机构实行控制或调整控制参数；
3）存储历史数据，对历史数据检索请求给予响应，还可按要求打印历史报表；
4）以声音、图象的方式将报警及时通知操作人员，并记录报警信息，以备检索。
此外，工控组态软件提供一套完善的安全机制，用户能够自由组态控制菜单、按钮和退出系统的操作权限，只允许有操作权限的操作员对某些功能进行操作，防止意外地或非法地关闭系统、进入开发系统修改参数或者对未授权数据进行更改等操作，保证系统的可靠性和稳定性。
世纪星组态软件是一套用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，它能在基于Microsoft 32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、实时曲线、历史曲线、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案。世纪星具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能和高可靠性等特点，在自动化领域有着广泛的应用，系统稳定可靠。
3 基于世纪星的煤矿监控系统结构
目前，国内外煤矿监控系统的产品繁多，但系统体系结构基本相同，大致可分3层。
物理层——不同的传感器将被测的物理量转换成所需的电信号，同时，相应的执行器或执行机构按照分站或中心站发出的控制指令来控制设备的动作，这两个作用是整个系统的基础；
数据采集与传输层——数据由分站采集，经由分站主传输电缆传输，最终完成和主机之间的通信；
信息处理层——由计算机、打印机、显示器、模拟屏、绘图仪等组成，主要任务是接收处理信息，并通过打印机、CRT、模拟屏显示和输出必要的数据和信息，还可接收其它中断传输信息，对整个系统进行必要的生成操作，另外还可向上一级计算机联网。
世纪星处于信息处理层，负责信息处理和显示，以及与向上一级计算机的联网。
4 实现方案
以某煤矿监控系统为例，介绍一种基于世纪星组态软件的煤矿监控系统的实现方案。
该监控系统有5个分站，每个分站都配有一套世纪星组态软件和SQL Server数据库。各分站除了要完成对本站数据的处理、显示、存储等任务外，还要将配置文件和实时数据通过网络传输给总站世纪星监控软件，以便总站能同时查看各矿的实时数据、报警情况、历史曲线等信息。计
硬件系统由各种传感器(CH4、CO、F、T、P、FM等状态)、分站、各种控制设备、地面中心站、传输线路组成。计
软件系统由世纪星组态软件组成。首先在组态环境下设计应用程序，再于运行环境下运行程序。具体分以下几个步骤：
1）图形界面设计
世纪星提供了丰富的绘图控件，可完成各种图形(如仪表盘、柜，实时曲线，历史曲线，报表，各种参数分布图等)的设计，用户可以设计自己的图形界面。
本系统上位机的主要界面设计为：数据显示主界面(包括模拟量窗口、数字量窗口、控制量窗口等)、报警窗口、实时曲线窗口、历史曲线窗口和系统登陆窗口。各界面之间可以互相切换。
2）数据结构设计
世纪星数据库管理功能强大，可通过各种内部函数、运算符、脚本程序对实时采集的数据进行处理，并提供数据浏览、各种曲线及报表等功能构件，对存盘数据库的数据进行查询操作，同时可以挂接外部数据库，实现ODBC接口实时调用，可以和SQL Server、Oracle、Access等数据库相连。
本系统采用世纪星与外部SQL Server数据库相连的方法，各分站和总站可以同时对各个测点实现数据浏览、历史曲线、报表等操作，很好地实现了数据共享。
3）功能模块开发
世纪星已经承担许多功能模块的开发（如历史曲线等），只需轻松组态，无须烦琐编程。剩下的主要是数据处理模块的开发，世纪星驱动程序开发人员将对不同类型的采集数据设备开发相应的驱动程序，使VC++编制成DLL，供世纪星采集数据调用。
至此，一个基于世纪星组态软件的煤矿监控系统已经基本完成。
5 小结
本监控系统根据先进的控制理论，采用先进、方便、实用的工控组态软件，很好地完成监控系统工程，有效地提高了监控系统的效率和安全性。
