安全信息工程：以煤礦和交通安全監(jiān)控為例

1安全信息工程概述1
1.1安全信息工程概述1
1.1.1安全的基本概念1
1.1.2信息的基本概念2
1.1.3安全與信息的關(guān)系2
1.1.4安全信息工程的應(yīng)用3
1.2安全信息工程建設(shè)3
1.2.1安全信息工程建設(shè)的主要內(nèi)容4
1.2.2安全信息工程的硬件設(shè)計(jì)4
1.2.3安全信息工程的軟件設(shè)計(jì)5
1.2.4安全信息工程的預(yù)測(cè)與決策算法5
1.3安全信息工程舉例5
1.3.1尤洛卡（精準(zhǔn)信息）煤礦頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)5
1.3.2KJ95N型煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)6
1.3.3河南義馬煤礦工業(yè)視頻監(jiān)控6
1.3.4安全監(jiān)控組態(tài)軟件8
1.3.5安全管理信息系統(tǒng)8
1.4安全信息工程的發(fā)展趨勢(shì)9
1.5安全信息系統(tǒng)的可靠性11

2安全信息工程的體系結(jié)構(gòu)12
2.1系統(tǒng)分析12
2.1.1需求分析12
2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則12
2.2設(shè)計(jì)方案13
2.2.1設(shè)計(jì)范圍13
2.2.2主要內(nèi)容13
2.2.3設(shè)計(jì)原則13
2.2.4設(shè)計(jì)依據(jù)14
2.2.5整體方案14
2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)15
2.3.1系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)原則15
2.3.2系統(tǒng)平臺(tái)主要技術(shù)要求15
2.3.3系統(tǒng)平臺(tái)總體布置15
2.3.4康家灣礦井下擬建信號(hào)覆蓋區(qū)域分析16
2.3.5系統(tǒng)總體布置及主干環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)16
2.3.6光纖線路和基站布置16
2.3.7平臺(tái)部分千兆交換機(jī)中段布置17
2.3.8大屏拼接顯示系統(tǒng)17
2.4監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)18
2.4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求18
2.4.2系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)監(jiān)控方案18
2.4.3監(jiān)測(cè)監(jiān)控的技術(shù)要求及達(dá)到的功能18
2.4.4主要監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備19
2.5通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)19
2.5.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求19
2.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案19
2.5.3主要有線通信設(shè)備20
2.6人員定位系統(tǒng)20
2.6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求20
2.6.2人員定位系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)20
2.6.3定位卡總數(shù)及分配21
2.7項(xiàng)目評(píng)分表21
2.8建設(shè)工程項(xiàng)目工程量清單22

3安全信息工程的設(shè)計(jì)方法——礦用乳化液矢量自動(dòng)配比裝置研究24
3.1概述24
3.1.1問(wèn)題的提出及研究的目的和意義24
3.1.2國(guó)內(nèi)外概況及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)24
3.1.3研究工作的設(shè)想25
3.2總體研究方案26
3.2.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能26
3.2.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)說(shuō)明27
3.2.3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)28
3.2.4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)28
3.3系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)及研究29
3.3.1傳感器簡(jiǎn)介29
3.3.2單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31
3.3.3A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)32
3.3.4D/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)35
3.3.5變頻調(diào)速電路的設(shè)計(jì)36
3.3.6液晶顯示電路設(shè)計(jì)37
3.3.7鍵盤(pán)電路40
3.3.8控制輸出及自動(dòng)閉鎖電路41
3.3.9電源電路設(shè)計(jì)42
3.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43
3.4.1單片機(jī)C語(yǔ)言簡(jiǎn)介43
3.4.2單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)45
3.4.3矢量控制45
3.4.4PID控制46
3.4.5編程舉例48
3.5安全可靠性分析與設(shè)計(jì)49
3.5.1硬件抗干擾技術(shù)49
3.5.2軟件抗干擾設(shè)計(jì)50
3.5.3防爆措施53
3.6系統(tǒng)功能的進(jìn)一步擴(kuò)展54
3.6.1分布式乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)的組成54
3.6.2分布式乳化液自動(dòng)配比系統(tǒng)接入礦井以太網(wǎng)的應(yīng)用方案57

4安全信息工程的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)——沖擊地壓的監(jiān)測(cè)監(jiān)控與事故分析60
4.1星村煤礦3302工作面概況60
4.1.1礦井及工作面概況60
4.1.2沖擊地壓危險(xiǎn)性分析61
4.1.3沖擊危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)63
4.1.4沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域劃分64
4.2沖擊地壓監(jiān)測(cè)監(jiān)控的手段和方法65
4.2.1微震監(jiān)測(cè)65
4.2.2沖擊地壓在線應(yīng)力監(jiān)測(cè)67
4.2.3鉆屑法檢測(cè)72
4.2.4電磁輻射法監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)73
4.3沖擊地壓的發(fā)生過(guò)程75
4.3.1沖擊地壓事故基本情況介紹75
4.3.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)75
4.3.3事故分析75
4.4掘進(jìn)期間沖擊危險(xiǎn)防治方案設(shè)計(jì)及卸壓解危方案78
4.5回采期間沖擊危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)方案79
4.6回采期間沖擊地壓防治方案設(shè)計(jì)80
4.6.1工作面超前預(yù)防卸壓80
4.6.2回采期間監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域處理措施81

5煤礦安全監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)83
5.1煤礦檢測(cè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的基本架構(gòu)83
5.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)83
5.2.1對(duì)象瀏覽器83
5.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)舉例86
5.3軟件應(yīng)用環(huán)境89
5.4程序設(shè)計(jì)90
5.4.1程序啟動(dòng)90
5.4.2數(shù)據(jù)查詢(xún)舉例92
5.5源程序設(shè)計(jì)舉例100

6大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析方法及在安全預(yù)警中的應(yīng)用116
6.1數(shù)據(jù)來(lái)源116
6.2常用數(shù)據(jù)挖掘工具131
6.3聚類(lèi)分析在安全預(yù)警中的應(yīng)用132
6.3.1聚類(lèi)分析的一般步驟132
6.3.2距離的定義132
6.3.3K-means（K均值）算法133
6.3.4圍繞中心點(diǎn)的劃分133
6.4支持向量機(jī)在安全預(yù)警中的應(yīng)用135
6.4.1基本原理135
6.4.2支持向量機(jī)建模137
6.4.3結(jié)果與討論137

7輻射劑量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)140
7.1概述140
7.1.1輻射的基本概念140
7.1.2輻射對(duì)人體的影響140
7.1.3射線探測(cè)理論141
7.2輻射探測(cè)器的類(lèi)型142
7.3煤礦輻射劑量監(jiān)測(cè)要實(shí)現(xiàn)的基本功能143
7.3.1儀表分類(lèi)143
7.3.2煤礦輻射劑量檢測(cè)項(xiàng)目簡(jiǎn)介144
7.4輻射劑量監(jiān)測(cè)的基本原理144
7.4.1系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的基本功能144
7.4.2輻射劑量傳感器145
7.5硬件設(shè)計(jì)145
7.6軟件設(shè)計(jì)146
7.7軟件運(yùn)行界面147

8吊管機(jī)智能監(jiān)控儀的設(shè)計(jì)151
8.1吊管機(jī)簡(jiǎn)介151
8.2吊管機(jī)需監(jiān)控的技術(shù)性能指標(biāo)152
8.2.1主要實(shí)現(xiàn)的功能152
8.2.2技術(shù)性能指標(biāo)152
8.2.3工藝要求153
8.3系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)153
8.3.1技術(shù)特點(diǎn)153
8.3.2工作原理153
8.4主要傳感器簡(jiǎn)介154
8.4.1吊重傳感器154
8.4.2角度傳感器155
8.4.3拉力傳感器155
8.4.4位移傳感器155
8.5硬件設(shè)計(jì)155
8.5.1主機(jī)硬件設(shè)計(jì)155
8.5.2顯示、操作單元硬件設(shè)計(jì)156
8.5.3傳感器與接收單元156
8.5.4主機(jī)系統(tǒng)的工作原理157
8.6軟件設(shè)計(jì)159
8.6.1主機(jī)部分159
8.6.2顯示部分159
8.7關(guān)鍵問(wèn)題及解決方法159
8.8源程序示例160
8.8.1初始化文件，定義變量160
8.8.2A/D 轉(zhuǎn)換程序162
8.8.3液晶顯示器初始化程序163
8.9系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)167

9煤礦水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)168
9.1水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介168
9.2水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)168
9.3系統(tǒng)組成與工作原理169
9.4方案設(shè)計(jì)171

10煤礦安全信息工程實(shí)例175
10.1煤礦人員定位系統(tǒng)舉例175
10.1.1井下人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介175
10.1.2人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理175
10.1.3軟件運(yùn)行界面176
10.2礦井水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例180
10.2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介180
10.2.2應(yīng)用界面180

11安全信息工程在交通智能管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究187
11.1出租車(chē)智能管理系統(tǒng)功能需求187
11.2出租車(chē)智能管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)189
11.3出租車(chē)車(chē)載智能終端方案設(shè)計(jì)190
11.3.1出租車(chē)車(chē)載終端整體方案190
11.3.2計(jì)量功能方案設(shè)計(jì)190
11.3.3定位功能方案設(shè)計(jì)191
11.3.4汽車(chē)行駛記錄方案設(shè)計(jì)191
11.3.5無(wú)線互聯(lián)功能方案設(shè)計(jì)192
11.3.6車(chē)載故障診斷功能方案設(shè)計(jì)193
11.3.7電子支付方案設(shè)計(jì)193
11.3.8駕駛員管理方案設(shè)計(jì)194
11.4出租車(chē)車(chē)載智能終端的硬件設(shè)計(jì)194
11.4.1出租車(chē)車(chē)載智能終端核心模塊設(shè)計(jì)195
11.4.2出租車(chē)車(chē)載智能終端主控板的設(shè)計(jì)196
11.4.3出租車(chē)車(chē)載智能終端衛(wèi)星定位模塊設(shè)計(jì)198
11.4.4出租車(chē)車(chē)載智能終端移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)199
11.4.5出租車(chē)車(chē)載智能終端計(jì)量功能模塊設(shè)計(jì)201
11.4.6出租車(chē)車(chē)載智能終端汽車(chē)行駛記錄模塊設(shè)計(jì)203
11.4.7出租車(chē)車(chē)載智能終端OBDII模塊設(shè)計(jì)203
11.4.8出租車(chē)車(chē)載智能終端射頻卡支付模塊設(shè)計(jì)203
11.4.9出租車(chē)車(chē)載智能終端駕駛員管理模塊設(shè)計(jì)206
11.4.10出租車(chē)車(chē)載智能終端整體設(shè)計(jì)206
11.5出租車(chē)車(chē)載智能終端的軟件設(shè)計(jì)207
11.5.1嵌入式軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介207
11.5.2Qt編程基礎(chǔ)及開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建208
11.5.3系統(tǒng)界面程序設(shè)計(jì)211
11.5.4智能終端程序設(shè)計(jì)215
11.6結(jié)論217

參考文獻(xiàn)218