淺談煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

葛允飛

【摘要】隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展，伴隨煤炭企業(yè)的重組整合，行業(yè)內(nèi)的安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)也需要全面升級，以達到相互兼容，資源共享，有效提升煤礦安全生產(chǎn)水平和管理效率的目的。本文通過分析煤炭工業(yè)管理模式及特點，針對煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)的功能設計與實現(xiàn)技術進行探討。

【關鍵詞】煤炭工業(yè)；信息系統(tǒng)；功能設計；實現(xiàn)技術

1 煤炭工業(yè)管理模式及特點

1.1 煤礦管理模式特點

現(xiàn)代煤礦企業(yè)的管理機構一般是：礦務局（集團公司）、礦區(qū)（隊）班組這樣一種塔式結構的生產(chǎn)管理模式，局（公司）生產(chǎn)管理部門負責：局（公司）礦生產(chǎn)布局、生產(chǎn)發(fā)展中長期規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善、設備更新改造等工作；礦生產(chǎn)管理部門負責生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實施和日常生產(chǎn)組織管理工作。具體到一個煤礦管理機構一般為：礦長、分管礦長、各業(yè)務及生產(chǎn)職能科室、生產(chǎn)區(qū)隊、生產(chǎn)工人。職能科室包括：生產(chǎn)調(diào)度室、生產(chǎn)技術科、安監(jiān)處、機電科、通風科等，這些部門完成生產(chǎn)計劃制定并落實執(zhí)行，機電設備管理，礦井安全檢查等重要管理工作，管理信息都是以各類記錄或臺賬保存。

1.2 煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程特點

煤炭工業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中有以下特點：

（1）生產(chǎn)對象在地下，地質(zhì)條件復雜多變，生產(chǎn)場地隨開采進度不斷變化。

（2）生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境艱苦，自然災害多，會出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災害事故。

（3）煤礦的生產(chǎn)過程涉及采掘、通風，提升運輸、排水、機電、調(diào)度通信等多種技術，專業(yè)面廣，需各學科、多工種相互配合 。

根據(jù)煤礦生產(chǎn)過程特殊性，安全生產(chǎn)系統(tǒng)應該作為煤礦信息化中一個重要內(nèi)容，其生產(chǎn)調(diào)度及決策難度比其他行業(yè)大。因此，煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)不能套用流程行業(yè)或離散制造業(yè)的模式，應該研究具有煤礦特色的煤礦智能綜合調(diào)度系統(tǒng)。

2 煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)的功能設計

2.1 生產(chǎn)計劃管理功能

包括生產(chǎn)接續(xù)計劃和設備配套計劃。實現(xiàn)了接續(xù)計劃的全過程管理，接續(xù)計劃與設備配套、大項修、購置計劃的聯(lián)動編制，建立了設備配套知識庫，自動生成綜、連采設備配套計劃。

2.2 調(diào)度管理功能

包括計劃管理、安全管理、生產(chǎn)管理、隱患排查、應急指揮及預案管理、調(diào)度記錄、圖表臺賬。

2.3 調(diào)度匯報功能

包括班/日匯報、旬，月匯報、專題/季節(jié)性匯報、重大事件及突發(fā)事件匯報。從3次當班生產(chǎn)及安全情況，到發(fā)生傷亡事故或重大非傷亡事故等重大事故等，都要按照匯報程序及時匯報。

2.4 調(diào)度指揮功能

包括調(diào)度通信系統(tǒng)、可視化調(diào)度、調(diào)度大屏。調(diào)度過程中，可以顯示生產(chǎn)過程動態(tài)監(jiān)控各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和畫面、礦井生產(chǎn)數(shù)據(jù)、井下多路工業(yè)電視監(jiān)控圖像，從而協(xié)助煤礦安全管理人員實時掌握煤礦安全生產(chǎn)情況，提高調(diào)度指揮的效率。

2.5 安全環(huán)境監(jiān)控功能

包括實時安全數(shù)據(jù)監(jiān)測、實時井下人員監(jiān)控、產(chǎn)量遠程監(jiān)控。實現(xiàn)對生產(chǎn)單位井下生產(chǎn)環(huán)境、井下人員、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，直觀詳盡了解各生產(chǎn)單位當前生產(chǎn)安全狀態(tài)，針對出現(xiàn)的安全隱患報警提示，即時發(fā)現(xiàn)處理。

2.6 生產(chǎn)過程監(jiān)控功能

煤礦生產(chǎn)過程綜合自動化是生產(chǎn)過程監(jiān)控、全礦井生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)過程信息綜合利用等方面的網(wǎng)絡化、自動化和智能化。

2.7 執(zhí)法管理功能

包括生產(chǎn)單位基本信息管理、遠程安全信息實時監(jiān)控、事故隱患報警、安全調(diào)度、執(zhí)法信息發(fā)布、監(jiān)看詳細信息、數(shù)據(jù)共享。

3 煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)的實現(xiàn)技術

3.1 煤礦自動化調(diào)度一體化網(wǎng)絡平臺設計

一體化網(wǎng)絡平臺是一種通用的適應各種通信業(yè)務需求，并滿足未來發(fā)展需要的網(wǎng)絡核心設備，是在數(shù)寧交換基礎上發(fā)展起來的，滿足多臺需求，多種業(yè)務的數(shù)字交換平臺。

3.1.1 數(shù)據(jù)傳輸與交換一體化

隨著計算機控制技術及光纖技術的發(fā)展，許多數(shù)字程控調(diào)度機的主機之間，主控與被控之間都已使用了光纖連接傳輸數(shù)據(jù)和信息，特別是虛擬調(diào)度機方式的出現(xiàn)，實現(xiàn)了遠端調(diào)度交換模塊功能化，一般都運用光纖與主機相連，交換與傳輸已無清晰的界線，在應用中可將JSQ-31、-512型調(diào)度總機設備中，將NO7信令相關標準作為標準接口，內(nèi)嵌入調(diào)度機中，礦調(diào)度在兩至三個模塊之間采用光纖連接，內(nèi)部構成三角環(huán)形網(wǎng)絡，保證了中繼有一點斷開，不影響通信，通過內(nèi)部中繼冗余結構保持通話，以遠端模塊方式構成虛擬調(diào)度機，以單模光纖實現(xiàn)模塊間通信。

3.1.2 光纖光端設備資源的綜合利用

在數(shù)字視頻技術，圖像壓縮編碼、視頻數(shù)字傳輸技術發(fā)展成熟的今天，圖像通信已是綜合數(shù)字業(yè)務網(wǎng)（ISDN）中的一個應用十分廣泛的業(yè)務，瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)控信號、工業(yè)電視、會議電視、可視電話等都以成熟地在通信網(wǎng)中大量應用。

因此，將工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度通信、瓦斯監(jiān)測、井下變電所信息、給排水控制、皮帶運輸控制等納入通信信息化建設大平臺，是非常必要的，避免了網(wǎng)絡的重復投資，充分依托現(xiàn)有通信網(wǎng)絡，在未來的煤礦專網(wǎng)信息傳送中，光纖光端設備資源的充分綜合利用，使煤礦專網(wǎng)運行融于一體化信息網(wǎng)絡中是最現(xiàn)實的發(fā)展趨勢。

3.1.3 調(diào)度機與行政網(wǎng)的兩網(wǎng)合一

調(diào)度通信網(wǎng)與行政通信網(wǎng)的分離有著其歷史原因，由于技術設備可靠性及功能單一落后的調(diào)度機等諸多原因，形成了如今的全國大多數(shù)煤礦行業(yè)有著行政交換系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)，形成兩套獨立運行或環(huán)路中繼互連的通信網(wǎng)絡。

當前，在近幾年改造的集團公司煤礦的調(diào)度機，設備先進，功能齊全。普遍采用COM串口與主機相連，通過NO7號信令方式與行政交換機連接。將調(diào)度機作為交換主機的數(shù)據(jù)終端。把主機用戶端口狀態(tài)數(shù)據(jù)送給調(diào)度臺，并將調(diào)度臺的操作數(shù)據(jù)傳送至交換主機，因此，從技術先進性和功能的覆蓋性及可靠性方面，該數(shù)字調(diào)度機均可達到行政通信網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)合二為一的功能。

由此可見，在今后的新建礦井調(diào)度通信網(wǎng)中，要統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施，在調(diào)度機選型、安全保護、軟件容錯、分散控制，主備冗余，彈性編碼及組網(wǎng)功能方面給予全方位考慮，在偏遠礦井建設中，調(diào)度交換機可隨時發(fā)揮調(diào)度機、行政交換機合二為一的功能，為有效設備投入節(jié)約資金發(fā)揮最大作用。

3.2 煤礦自動化調(diào)度信息系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)技術要求

3.2.1 數(shù)據(jù)接口

系統(tǒng)需要實現(xiàn)與運銷、ERP、省局煤炭信息系統(tǒng)等，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，避免重復錄入。

3.2.2 系統(tǒng)非功能需求

（1）精度要求。數(shù)據(jù)采集率≥90%；動態(tài)信息及時率≥90%；靜態(tài)信息全而率≥90%；信息準確率≥90%。

（2）時間特性：響應時間：局域網(wǎng)≤5秒，城域網(wǎng)≤10秒，廣域網(wǎng)≤20秒，實時信息刷新劇期≤6O秒。

3.2.3 適應性和靈活性

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境要求為Web應用模式，服務器端進行配置安裝后，對客戶端的要求較低，客戶端不需要任何安裝，只要通過internet Exp1orer工具打開系統(tǒng)地址就可以進行訪問。系統(tǒng)模塊采用用戶定義方式，在以后的需求變化時能方便的進行功能擴充和模塊的增加。

結語

以響應國家號召，以人為本，以堅持安全生產(chǎn)為前提，保障人身安全為責任，從根本上排除隱患，充分的提高煤礦生產(chǎn)安全性和設備的先進性，同時減少政府的開支和執(zhí)法部門的工作量，大大提高了監(jiān)管力度及質(zhì)量。通過對以上技術的應用將取代人員監(jiān)視、測量、電話通知的傳統(tǒng)方法，實現(xiàn)了智能化，為國家節(jié)省了大量的人力、物力和財力，操作上既靈敏方便又安全，為國家在煤礦的安全建設上做出了巨大貢獻，并且具有非常深遠的社會效益。

參考文獻

[1]吳輝海.液壓絞車[J].煤炭科學技術，1983（04）.

[2]雷曉明.煤礦安全生產(chǎn)狀況分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2006（01）.